Способы рекультивации почвы

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие понятия о нарушенных землях и их рекультивации

рекультивация почва горнотехнический биологический

Под влиянием деятельности предприятий черной и цветной металлургии, горной промышленности 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.

ВУкраине большинство полезных ископаемых добывается подземным и открытым способом, с нарушением земель, которые изымают, как правило, из сельскохозяйственного и лесохозяйственного использования. Так, например, для добычи миллиона тонн угля, открытым способом, необходимо нарушение от 2,6 до 43 гектаров; железной руды - от 14 до 640; марганцевой руды - от 76 до 600гектаров земельных угодий. Карьеры и отвалы создают пустынные ландшафты.

При добыче полезных ископаемых снимается толща земли, которая их прикрывает, от нескольких до 200-300 метров, что связанно с перемещением огромных масс горных пород и изменением рельефа, гидрологических условий, физических, химических и биологических свойств верхнего пласта земной поверхности, который является основой жизни биоценозов.

Значительные нарушения земельной поверхности также происходят при подземной добыче полезных ископаемых (вследствие деформации поверхности земли), добыче и переработке нефтепродуктов, при прокладывании трубопроводов, дорог, каналов и другом строительстве.

В соответствии с требованиями действующего природоохранного законодательства все земли, нарушенные в результате добычи и переработки

полезных ископаемых, подлежат восстановлению (рекультивации) c целью возвращения их для использования в народном хозяйстве и устранения губительного влияния их на окружающую среду.

Рекультивация земель - это комплекс инженерно-технических, мелиоративных, агротехнических и других мероприятий, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. Это важнейший вид природоохранной деятельности по восстановлению функционирования и плодородия нарушенных земель.

При рекультивации земель решаются такие основные задачи:

1. Выполнение комплекса работ для максимального возобновления производительности земель, затронутых при добывании полезных ископаемых.

2. Компенсация убытков, нанесенных сельскому и лесному хозяйству при разработке месторождений полезных ископаемых.

3. Предотвращение вредного влияния подработанных земель на окружающую среду.

4. Сохранение продуктивных земель для сельскохозяйственного производства.

На действующих предприятиях, связанных с нарушением земель, работы по рекультивации -- неотъемлемая часть технологических процессов.

Ответственность за своевременную рекультивацию и передачу в надлежащем состоянии земель, уволенных после окончания работ по добыче сырья, полагается на руководителей горнодобывающих предприятий, а за своевременное рациональное использование - на землепользователей и землевладельцев.

1.1 Объекты рекультивации

Объект рекультивации земель - нарушенный земельный участок, подлежащий рекультивации

Рекультивации подлежат земли, в которых произошли изменения, выражающиеся в нарушении почвенного покрова, образовании новых форм рельефа, изменении гидрогеологического режима территории (иссушение, подтопление), засолении почвы н загрязнении ее промышленными отходами, а также прилегающие угодья, на которых в результате деятельности предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых произошло снижение объемов и качества продукции сельскохозяйственных, лесохозяйственных, рыбохозяйственных и других угодий

Основными объектами рекультивации являются: карьеры, где добывались горные полезные ископаемые и торф; отвалы горных пород; отвалы золы на тепловых электростанциях; отвалы шлака металлургических заводов; полосы и резервы вдоль каналов, шоссейных и железнодорожных дорог; трасы трубопроводов, площадки буровых скважин; промплощадки, транспортные коммуникации отработанных предприятий и отдельных объектов (в случае, если они в последующем не могут эффективно использоваться в народном хозяйстве);загрязненные земли

На рекультивированных землях можно создавать продуктивные сельскохозяйственные земельные угодья, леса, ставки и водоемы, места отдыха и застройки.

Последующее использование нарушенных земель в народном хозяйстве определяется при выборе направлений рекультивации.

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 и хвостохранилищ, 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 состоя-нне, пригодное для промышленного и гражданского строительства, размещение отвалов отходов производства, хвостов обогащения, строительного мусора.

Выбор рациональных направлений рекультивации выполняется c учетом следующих факторов:

- природно-климатических факторов, рельефа местности, почвенного покрова, растительности, геологических, гидрогеологических и гидрологических особенностей;

- хозяйственных и санитарно-гигиенических условий с учетом перспективы развития района и требований районной планировки;

- технологии и комплексной механизации горных и транспортных средств, срока эксплуатации карьера, стадий развития предприятий;

- экономических и социальных требований освоения природных ресурсов района, экономической, экологической и социальной эффективности рекультивации нарушенных земель.

Выбранное направление рекультивации должно с наибольшим эффектом и наименьшими затратами обеспечивать решение задач рационального и комплексного использования земельных ресурсов района, создания гармонических ландшафтов, отвечающих экологическим, хозяйственным, эстетическим и санитарно-гигиеническим требованиям.

В районах с наличием плодородных почв и благоприятными природными условиями, где возможно производство сельскохозяйственной продукции, рекультивация земель должна вестись преимущественно в сельскохозяйственном направлении. При невозможности, или нерациональности использования земель для сельскохозяйственного освоения следует выбирать лесохозяйственное направление рекультивации. Также рекультивацию лесного направления применяют в районах, которые требуют санитарно-гигиенического оздоровления. Замкнутые обводненные выработанные пространства карьеров при благоприятном гидрогеологическом режиме целесообразно использовать под водоемы различного назначения. Под гражданское и промышленное строительство нарушенные земли используются, как правило, в том случае, если они непригодны для сельскохозяйственного или лесохозяйственного освоения.

Если в результате открытых разработок полезных ископаемых создались котлованы, засыпка которых связана со значительными объемами земляных работ и экономически не целесообразных, тогда эти территории следует использовать под водоемы. Под застройку, как правило, отводят рекультивированные земли, которые не пригодны для сельского и лесного хозяйства. Природное восстановление растительности на отработанных территориях возможно лишь в порядке исключения, при условии, что окружающая среда будет благоприятная для естественного озеленения.

После определения целевого назначения рекультивации земель проектируют рациональные приемы и методы выполнения работ.

1.2 Этапы проведения рекультивации земель

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.

Работы по рекультивации земель выполняются в соответствии с проектом, который составлен проектной организацией. Проектные работы и рекультивация земель выполняются за средства горных предприятий.

Планирование рекультивации земель, затронутых горными роботами, контроль за выполнением работ и планом передачи рекультивированных земель для использования в народном хозяйстве выполняет горно-геологическая служба.

При горнотехнической подготовке к рекультивации следует знать качественную оценку почв и пород, что должно служить основой при планировании работ по рекультивации земель, которые различаются по составу и свойствам пород, рельефом, содержанием питательных веществ, агроклиматическими условиями и др.

При выполнении работ по биологической рекультивации выделяются три группы пород: пригодные, малопригодные и непригодные. В зависимости от группы пород, представленных на объектах рекультивации, принимаются те или иные технологические и мелиоративные мероприятия, обеспечивающие наилучший эффект с наименьшими затратами.

Некачественное проведение горнотехнических работ нередко снижает эффективность биологической рекультивации, и большие средства, вкладываемые в рекультивацию, в таких случаях не дают ожидаемого результата.

1.3 Классификация почв по их пригодности к биологической рекультивации

Пригодные. К этой группе относятся плодородные и потенциально плодородные породы. К плодородным относятся черноземы обыкновенные, средне- и малогумусные, их слабоэродированные разновидности, а также черноземы намытых долин балок. Мощность гумусированного слоя колеблется от 50--90 до 120--200 см в намытых балочных почвах. Они отличаются относительно высоким естественным плодородием и поэтому целесообразней всего их использовать для покрытия рекультивируемых площадей, подготовленных для сельскохозяйственного пользования (преимущественно под пашни, в редких случаях под сенокосы). К потенциально плодородным относятся средне- и сильно - эродированные разновидности черноземов, лессовидные а незасоленные суглинки, естественное плодородие которых низкое из-за недостатка питательных веществ, особенно азота и фосфора.

Малопригодные. В эту группу входят малопригодные для рекультивации красно-бурые и бурые незасоленные и слабозасоленные лессовидные суглинки и четвертичные глины, мелкозернистые кварцевые пески и супеси. Они характеризуются очень низким содержанием валовых и подвижных форм азота и фосфора, средней обеспеченностью калием, неблагоприятными физическими свойствами. Мощность их в естественном залегании -- от 1--10 м до контакта с глинисто-песчаными отложениями. Эта группа пород мало пригодна для произрастания растений. Рекультивируемые площади на таких грунтах могут быть использованы под сенокосы и лесонасаждения. Из сельскохозяйственных культур следует высевать такие, которые способны переносить сильное уплотнение и засоленность пород.

Непригодные. К ним относятся сильносолонцеватые замоленные почвы (солонцы, солончаки), средне- и сильнозасоленные горизонты лессовидных суглинков, пестроцветные н огнеупорные глины. Эти отложения имеют щелочную реакцию среды, значительные концентрации водорастворимых солей, часто превышающие пороги токсичности, и обладают неблагоприятными физическими свойствами. Для биологического освоения эта группа пород непригодна, так как требует коренной мелиорации. Селективное формирование отвалов является обязательным, если во вскрышной толще присутствуют фитотоксичные породы этой группы

1.4 Содержание и порядок разработки проектов рекультивации земель

Проект рекультивации нарушенных земель при разработке месторождений полезных ископаемых состоит из графической и текстовой частей. К графической части входят такие основные документы:

1. Маркшейдерский план затронутых земель, которые подлежат рекультивации (М: 1:1000 или 1:2000).

2. Общий генеральный план (М: 1:5000).

3. Генеральный план рекультивированных земель (М: 1:1000 или 1:2000).

4. Картограммы земляных масс (М: 1:1000 или 1:2000).

5. Определение объемов земляных работ (М: 1:1000 или 1:2000).

6. Поперечное пересечение исполнения бровок карьера и откосов отвалов (М: 1:100 или 1:200).

7. Геологический разрез с контурами вычисления запасов полезных ископаемых с нанесением выработанного пространства (масштабы: горизонтальный - 1:1000 или 1:2000; вертикальный - 1:100 или 1:200).

8. Гипсометрический план подошвы выработанного пространства (М: 1:1000 или 1:2000)

9. Положение горных пород к началу рекультивации земель (М: 1:1000 или 1:2000).

10. Технология выполнения земляных работ (М: 1:1000 или 1:2000).

11. Схема распределения и перемещение земляных масс (М: 1:1000 или 1:2000).

12. Технологические схемы проходки дренажных и водоотводных канав.

13. Схемы осушения выработанного пространства.

14. Схемы автомобильных дорог, линий электроснабжения, искусственных сооружениях и др.

15. Агрохимическая картограмма почв на территории рекультивированных земель (М: 1:1000 или 1:2000).

16. Календарный план рекультивации отработанных земель (М: 1:1000 или 1:2000).

17. Панорама земель, нарушенных при добывании полезных ископаемых.

Текстовая часть проекта - это объяснительная записка, которая включает:

І. Введение.

1.1. Обоснование разработки проекта.

1.2. Исходные данные выполнения проекта:

а) топографические материалы и проект горной части;

б) материалы геологоразведочных работ;

в) технические условия;

г) основные показатели по карьеру;

д) материалы инженерно-геологических поисков.

1.3. Короткая характеристика принятых проектных решений.

1.4. Основные показатели проекта.

ІІ. Общие сведения о районе расположения месторождения полезных ископаемых.

2.1. Географическое и административное положение месторождения.

2.2. Транспортные связи.

2.3. Источника водоснабжения и энергоснабжение.

2.4. Геологическая характеристика месторождения с балансом запасов полезных ископаемых.

2.5. Существующее состояние горных работ.

2.6. Режим работы и прочие данные по карьеру.

2.7. Характер нарушения земель горными роботами.

ІІІ. Горнотехническая рекультивация затронутых земель.

3.1. Выбор способа рекультивации.

3.2. Определение объемов работ.

3.3. Выбор вида и определение потребности в количества оснащения.

3.4. Календарный план рекультивации.

3.5. Организация работ по горнотехнической рекультивации.

3.6. Ведомости о потребностях в рабочих, оснащении и материалах.

ІV. Электротехническая часть.

V. Агробиологическая рекультивация.

VІ. Экономическая часть.

В проекте рекультивации земельных участков, которые переданы во временное пользование для добывания полезных ископаемых, необходимо разработать мероприятия по проведению нарушенных земель к такому состоянию, чтобы их можно было использовать для потребностей сельскохозяйственного производства и в других сферах хозяйственной деятельности человека.

Проект рекультивации земель согласовывается с основным землепользователем или землевладельцем с органами государственного контроля за использованием земель и утверждается облисполкомом, райисполкомом, или горисполкомом.

Проект рекультивации земель должен предусматривать минимальное уменьшение площадей земельных угодий, сохранение и рациональное использование плодородного слоя почв, возобновление нарушенных земель и возвращение их для народнохозяйственного использования.

На основе технических условий определяются проектная задача, которая включает:

- название объекта проектирования;

- основу для проектирования;

- местоположение объекта;

- материалы инженерно-геологических исследований (при потребности);

- сведения о типах и количестве горно-транспортного оснащения, которое будет нужное при выполнении работ по рекультивации земель;

- перечень вариантов рекультивации;

- задача на проведение топографической съемки выработанного пространства в карьере и на поверхности отвалов;

- данные агрохимических анализов вскрышных пород;

- способы выполнения работ по рекультивации земель.

Технические условия по рекультивации земель разрабатываются организацией, которая предоставила земли для ведения горных работ вместе с предприятием, которое будет проводить горные работы, и проектной организацией и согласовывается с областным (районным) управлением сельского хозяйства и архитектуры. Они должны иметь такие материалы:

- название месторождения (карьера) и место его нахождения;

- агрохимический анализ и классификация вскрышных пород;

- рекомендация по целевому освоению земель и их биологической рекультивации;

- рекомендации по борьбе с эрозией;

- выкопировка из плана землепользования или землевладения, план строения с нанесением площадей, которые подлежат рекультивации;

- особые условия для горонопланировочных работ.

Технические условия рекультивации земель утверждаются райисполкомом.

Проектирование рекультивации земель выполняется при наличии агрохимического анализа вскрышных пород и рекомендаций по очередности их отсыпки.

Для действующих предприятий таких, проекты рекультивации земель, как правило, выполняются в одну стадию (рабочий проект). В рабочем проекте обосновывается техническая возможность рекультивации, определяется целевое освоение рекультивированных земель, рассчитываются объемы горнопланировочных работ, разрабатываются схемы снятия, складирования и нанесения на подготовленную поверхность плодородного слоя почв, разрабатывается структура комплексной механизации выполнения работ, складывается календарный план ведения работ, определяются основные технико-экономические показатели рекультивации земель, разрабатывается технология и организация выполнения работ, выполняется черчение и экономические расчеты.

Рабочие проекты должны иметь следующие материалы:

- геологическую и гидрогеологическую характеристику месторождения, агрохимический анализ вскрышных пород; материалы инженерно-геологических исследований; рекомендации по рекультивации земель;

- короткую характеристику схемы вскрыши; системы разработки, схемы создания отвалов и связь с роботами по рекультивации;

- полный баланс площадей земельных угодий, необходимых карьеру;

- определение и обоснования целевого освоения земель;

- горнотехническую рекультивацию и подготовительный этап биологической рекультивации;

- календарный план выполнения рекультивации земель;

- экономическое обоснование проектных решений, экономические документы;

- черчение.

Горнотехническая рекультивация и порядок ее выполнения разрабатывается в проекте в соответствии с техническими и биологическими требованиями принятого целевого освоения рекультивированных земель.

Календарный план рекультивации земель и передачу их землепользователям (землевладельцам) следует увязывать с технологией и календарным планом выполнения горных работ.

При этом в технико-экономической части проекта рекультивации земель учитываются капитальные вложения, численность работающих, потребности в механизмах и оснащении, эксплуатационные затраты на выполнение работ.

При определении капитальных затрат выделяется стоимость оснащения для снятия и нанесения на поверхность рекультивированных земель плодородного почвенного слоя, строительства дорог, горнотехнических и других сооружений, которые необходимы для рекультивации земель, затрат на снятие и сохранение плодородного слоя почвы на период выполнения строительных работ.

Капитальные и эксплуатационные затраты в проекте определяют на 1 га рекультивированных земель и на 1 га земель, которые будут переданы землевладельцу (землепользователю) и на 1 гривну товарной продукции предприятия.

ТЕМА 2. ГОРНОТЕХНИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ

2.1 Общие положения

Горнотехническая рекультивация представляет собой комплекс работ, проводимых горнодобывающим предприятием с целью подготовки нарушенной территории для последующего целевого использования в народном хозяйстве. Она может быть выполнена самостоятельно, при подготовке нарушенных земель к биологической рекультивации или для других целей.

К горнотехническому этапу рекультивации относятся также мероприятия, которые могут проводиться на нарушенных землях во время биологической рекультивации: изоляция отвалов как источников загрязнения прилегающих земель, подземных и грунтовых вод, воздушной среды; укрепление поверхности отвалов для предупреждения ветровой и водной эрозии; создание условий, обеспечивающих снижение химического разложения пород, и др.

Горнотехническая рекультивация выполняется одновременно с добычей полезных ископаемых и заканчивается не поздней одного года после завершения работ по разработке месторождений полезных ископаемых. Увеличить срок проведения рекультивации земель в каждом конкретном случае может организация, которая предоставила землю для горных работ.

2.2 Технология горнотехнической рекультивации

Горнотехнический этап рекультивации предусматривает следующий комплекс работ по подготовке нарушенных земель для биологической рекультивации:

1. Снятие и сохранение верхнего пласта продуктивных земель

2. Снятие покровных пород, организация отсыпки и размещение отвалов этих пород экономически выгодными методами и способами;

3. Планирование земной поверхности и выравнивание бровок карьеров и откосов отвалов;

4. Покрытие поверхности плодородным слоем почвы грунта или пластом потенциально-плодородных пород;

5. Выполнение, при необходимости, мелиоративных и противоэрозионных работ;

6. Создание дорожной сети между рекультивированными землями и хозяйственными центрами.

С территорий, где намечается строительство карьера, размещение отвалов и вспомогательных помещений, снимается плодородный слой почвы и потенциально плодородных пород и складируется с соблюдением определенных требований.

Плодородный слой почвы снимают в сухую, теплую пору года, а на участках, занятых сельскохозяйственными культурами, после уборки урожая. Выемка плодородного слоя почвы должна опережать вскрышные работы не менее чем на год.

При отсутствии на период строительства площадей для рекультивации, плодородный слой почвы и потенциально плодородных пород складируют во временных отвалах высотой до 10 м в местах, которые предусмотренны проектом. Если эти отвалы будут сохраняться больше года, то разрабатываются мероприятия по предупреждению ветровой и водной эрозии.

Плодородный слой почвы толщиной до 0,2 м не снимается, а используется вместе с потенциально плодородными породами для рекультивации территории карьеров.

В зависимости от залегания полезных ископаемых, технологии их добычи и проведение вскрышных работ на карьере, котлован частично или полностью заполняют вскрышными породами, породами из временных отвалов, вскрышными породами из расположенных рядом карьеров или другими породами.

Послойное планирование рекультивированной территории выполняют сразу же после отсыпки пород.

Планировка поверхности отвалов проводится в два этапа. Первый этап включает выравнивание больших гребней и возвышенностей, а при наличии на спланированных участках отвалов токсичных пород последние покрывают слоем потенциально плодородных пород мощностью не менее 1,5 м. На втором этапе после завершения интенсивной усадки поверхность планируется повторно и укладывается плодородный слой почвы.

Рекультивированным территориям придают такие углы наклона:

- для выращивания сельскохозяйственных культур 1-2°;

- для лесохозяйственных угодий продольный угол наклона - до 10°, а поперечный - до 4°.

Спланированная поверхность может иметь односторонний или двусторонний угол наклона или вид пологой лощины. Запрещается создавать неточные формы рельефа в виде котловины.

В отдельных случаях во избежание перемещения больших масс пород (для получения горизонтальной поверхности) планировку можно производить террасовидными уступами, которые представляют собой поле прямоугольной конфигурации площадью не менее 10 га. Откосы террасовидных уступов принимаются 1:4. Для предотвращения процессов эрозии на откосах сеют многолетние злаково-бобовые травы или садят лесные культуры.

Технология вскрышных работ должна точно учитывать данные анализов вскрышных пород на токсичность. В основание отвала следует укладывать породы, вредно воздействующие на произрастание сельскохозяйственных и лесных культур, а на поверхность -- породы, более благоприятные для растений.

При выявлении токсичных веществ в породах на рекультивированных землях проводят частичную химическую мелиорацию, если площадь с токсичными породами составляет 20-40% и полную - больше 40%. Если площадь распространения токсичных пород не превышает 20% от общей территории, химическую мелиорацию можно не проводить.

Токсичные породы можно перекрыть потенциально плодородными породами толщиной, которая определяется дальнейшим использованием земель.

Плодородный слой почвы на отсыпанные горные породы укладывают толщиной 0,3-0,4 м после оседания пород и повторного "чистого" планирования территории.

Автомобильные дороги, предназначенные для перевозки плодородных пород, прокладывают на подстилающих почвенный слой породах. Уклоны выездов на почвенные отвалы должны быть не более 0,08.

Защита рекультивированных земель от водной эрозии выполняется путем создания водоостановочных и водоотводных сооружений, расположение которых не должно препятствовать работе сельскохозяйственных и лесохозяйственных машин и механизмов.

При создании водохранилищ в отработанных карьерах берега их должны быть оборудованы необходимыми гидротехническими сооружениями для предотвращения сдвигов, фильтрации и прорыва воды; построены подъездные пути и прочие элементы благоустройства территории.

К противоэрозионным гидротехническим сооружениям относятся: сооружения на водосборной площади---горизонтальные и наклонные валы-террасы, водозадерживающие валы, водоотводящие и водонаправляющие валы и канавы й др.; сооружения сброса поверхностного стока с более высоких oтметок на более низкие, быстротоки, перепады, консольные сбросы; донные и русловые сооружения, запруды, плотины в оврагах.

2.3 Требования к рекультивации земель, нарушенных горными работами

2.3.1 Требования к техническому этапу рекультивации земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых открытым способом.

Рекультивация земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых открытым способом, должна выполняться исходя из необходимости ускоренного и эффективного возврата нарушенных площадей для использования в народном хозяйстве. В процессе ведения добычных и рекультивационных работ необходимо:

· предварительное снятие и складирование плодородного слоя почв, селективная разработка потенциально плодородных пород, а также их укладка в отвалы в объемах, необходимых для создания рекультивационного слоя соответствующих параметров;

· проведение мероприятий по организации стока ливневых и технических вод путем устройства специальных гидротехнических сооружений (водосборных лотков, бетонных водовыпусков иг. д.);

· строительство отводных каналов или специальных устройств для пропуска воды естественных водотоков и перехвата склонового стока при размещении породных отвалов в балках и оврагах;

· устройство обвалований, нагорных канав, водоотводов и других простейших гидротехнических сооружений при размещении отвалов и курьеров на склонах;

· формирование бортов карьерных выемок и откосов отвалов, устойчивых к оползням и осыпям, а поверхности отвалов -- к просадкам;

· обеспечение мероприятий по регулированию водного режима в рекультивационном слое, особенно, если он сложен породами, обладающими неблагоприятными водно-физическими свойствами;

· создание экрана из капилляропрерывающих или нейтрализующих материалов (песок, камень, гравий, пленка и т. д.) при наличии в основании рекультивационного слоя токсичных пород;

· минимальные отметки поверхности внутренних отвалов должны быть выше прогнозируемого уровня грунтовых вод на величину, зависящую от направления рекультивации и механического состава пород; если отметка внутренних отвалов окажется ниже, должны быть предусмотрены мероприятия, исключающие заболачивание рекультивируемой поверхности;

· формирование отвалов из пород, подверженных горению, должно производиться по технологической схеме, исключающей их самовозгорание; при этом рекультивационный слой отвалов должен создаваться из пород, пригодных для биологической рекультивации;

2.3.2 Требования к рекультивации земель, нарушенных при подземной разработке полезных ископаемых

При подземной разработке полезных ископаемых должны выполняться следующие условия:

· перед отсыпкой шахтных отвалов с отведенных под них участков следует снимать плодородный слой почвы;

· рекультивация земель, нарушенных вследствие опускания поверхности с образованием на ней прогибов и провалов, должна включать снятие плодородного слоя почвы, планировку поверхности прогибов, заполнение провалов горной породой с последующей планировкой, нанесением плодородного слоя почвы, а также проведением мероприятий по предотвращению неблагоприятных процессов (иссушения, заболачивания, эрозии);

· на шахтные отвалы необходимо распространять требования к рекультивации внешних отвалов при ведении открытых горных работ;

· при создании водоемов в незаполненных горной породой шахтных прогибах и провалах следует соблюдать условия, сформулированные для водохозяйственного направления рекультивации.

2.3.3 Требования к рекультивации земель, нарушаемых при проведении геологоразведочных работ, бурении эксплуатационных скважин

На землях, нарушаемых при проведении геологоразведочных, изыскательских работ, бурении эксплуатационных скважин, должны выполняться следующие условия:

· необходимо снимать и складировать плодородный слой почвы (с обеспечением его сохранности);

· при бурении разведочных и эксплуатационных скважин создавать резервуары (емкости) для хранения промывочных жидкостей, а также накопления первых пробных порций нефти и конденсата;

следует экранировать резервуары, которые устраиваются в углублениях поверхности;

· осуществлять мероприятия по охране окружающей среды при рекультивации земельных участков, загрязненных нефтью, нефтепродуктами с нефтепромысловыми сточными водами, в том числе ускорение деградации нефтепродуктов и ликвидации засоления и солонцеватости почв.

2.4 Состав работ и требования к техническому этапу рекультивации земель в зависимости от направления рекультивации

2.4.1 Требования к рекультивации земель при сельскохозяйственном направлении

При сельскохозяйственном направлении рекультивации земель для достижения уровня их плодородия, близкого к зональным почвам прилегающих (окружающих) участков, необходимо:

произвести отбор участков нарушенных земель по рельефу, размеру, наличию плодородного слоя почвы или (и) потенциально плодородных пород, пригодных для биологической рекультивации;

спланировать участки нарушенных земель с соблюдением допустимых уклонов и ликвидацией замкнутых понижений; стремиться, чтобы форма каждого рекультивируемого участка была близкой к прямоугольной, обеспечивающей производительное использование современной техники при выполнении сельскохозяйственных работ;

создавать рекультивационный слой с заданными параметрами, включая нанесение плодородного слоя почвы потенциально плодородных пород, а также (при необходимости) экранирующего (капилляропрерывающего или водонепроницаемого) слоя.

Нанесение плодородного слоя почвы и потенциально плодородных пород при создании пашни и многолетних насаждений нужно производить с соблюдением следующих требований:

не допускать нанесения плодородного слоя почвы непосредственно на породу, не пригодную по химическому составу и физическим свойствам (ГОСТ 17.5.1.03--86);

покрытие рекультивируемой поверхности почвенным слоем или потенциально плодородными породами проводить не ранее, чем через 1,5--2 года на отвалах, формируемых по бестранспортной системе, и не ранее, чем через год на бульдозерных и экскаваторных отвалах (срок нанесения плодородного слоя может быть изменен на основании экспериментальных данных исходя из конкретных условий разработки месторождения, глубины выемки, состава пород и т. д.);

мощность наносимого плодородного слоя почв должна определяться свойствами подстилающих пород, экспозицией участка, намечаемым использованием и другими условиями. Например, для выращивания технических и овощных культур мощность плодородного слоя принимается в зависимости от природно-климатических условий: для зерновых колосовых -- 70--80 см, многолетних и однолетних трав -- 30--50 см. При создании плодовых насаждений на рекультивируемых землях слой плодородной почвы или потенциально плодородной породы вносится в посадочные ямы объемом не менее 1 м3.

2.4.2 Требования к рекультивации земель при лесохозяйственном направлении

При наличии непригодных горных пород должен создаваться рекультивационный слой, благоприятный для выращивания лесных культур. Мощность и структура рекультивационного слоя должна определяться в зависимости от свойств горных пород, типа водного режима, который установится после окончания планировочных и мелиоративных работ, а также планируемых лесных насаждений. При отсыпке многоярусных отвалов поверхностный слой откосов и берм необходимо формировать из мелкозернистого нетоксичного материала, пригодного для произрастания травянистой, древесной и кустарниковой растительности.

Участки, подготавливаемые для посадки леса, должны быть полностью или частично спланированными, откосы отвалов стабильными. В зависимости от условий отвалообразования и целей облесения может производиться сплошное выполаживание откосов отвалов и бортов выемок или их террасирование; в случае необходимости должен производиться ремонт рекультивированных площадей.

При создании лесонасаждений эксплуатационного типа рельеф поверхности рекультивируемых отвалов должен быть равнинно-волнистым, без замкнутых понижений, умеренно расчлененным с углами откосов, не допускающими развития эрозионных процессов и позволяющими применять почвообрабатывающие, лесопосадочные и другие машины.

В лесопосадках, особенно расположенных вблизи населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий, необходимо предусматривать противопожарные мероприятия, в частности, создание насаждений смешанного типа. В крупных массивах хвойных и лиственных культур проводятся противопожарные мероприятия, общепринятые в лесном хозяйстве.

Участки траншей, не заполненных отвальными породами после отработки карьерных полей, должны быть использованы под противопожарные водоемы с оборудованием водозаборных зон и подъездов к ним.

2.4.3 Требования к рекультивации земель при водохозяйственном направлении

Рекультивации земель в водохозяйственном направлении зависит от наличия выработанных (особенно глубоких) карьерных и придонных выемок, остаточных траншей и понижения (рельефа, образовавшегося при деформации поверхности, шахтных полей). Водоемы могут создаваться следующего назначения:

- водохранилища и водоемы промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения;

- водоемы для рыбохозяйственных и рекреационных целей;

- резервуары для охлаждения промышленных вод;

- бассейны для нейтрализации и осадочные резервуары для промышленности;

- водоемы комплексного назначения: для орошения, водоснабжения, рыбоводческих и рекреационных целей.

При создании водоемов различного назначения, включая и рыбоводческие, в карьерных и придонных выемках, траншеях и деформированных участках шахтных полей должны быть решены следующие вопросы:

· возможность и целесообразность затопления образовавшихся понижений;

· предотвращение прорыва воды в действующие и проектируемые подземные выработки;

· обеспечение устойчивости, борьба с оползнями, абразией и обрушением берегов создаваемого водоема как за счет выполаживания откосов, так и устройства специальных покрытий надводной и подводной частей откосов (в зоне динамического уровни воды);

· изоляция выходов пластов, склонных к самовозгоранию (в зоне динамического уровня и выше горизонта воды), засыпкой слоем глинистых пород или экранированием другими способами;

· предотвращение попадания в водоемы кислых и щелочных подземных вод;

обеспечение благоприятного химического состава воды; благоустройство территории и озеленение откосов.

При устройстве водоемов должно предусматриваться строительство соответствующих гидротехнических сооружений, необходимых для их заполнения и поддержания в них расчетного уровня воды.

2.4.4 Требования к рекультивации земель при природоохранном и санитарно-гигиеническом направлениях

Рекультивация природоохранного и санитарно-гигиенического направления должна проводиться при необходимости устранения отрицательного воздействия на окружающую среду нарушенных земель, для которых другие ее направления невозможны или их осуществление экономически нецелесообразно. Это направление рекультивации осуществляется также в случаях прекращения горных работ на длительный период и необходимости консервации предприятий (производственных участков).

Выбор средств консервации нарушенных земель в каждом конкретном случае зависит от состояния, состава и свойств слагающих их пород, природно-климатических условий и технико-экономических показателей.

Вяжущие материалы, применяемые для закрепления поверхности нарушенных земель, не должны оказывать отрицательного влияния на окружающую среду, должны обладать достаточной водопрочностью и устойчивостью к температурным колебаниям.

Все мероприятия по химической и (или) технической консервации нарушенных земель следует согласовывать с органами санитарно-эпидемиологической службы.

При рекультивации земель природоохранного и санитарно-гигиенического направления должны проводиться следующие мероприятия:

на поверхности промышленных отвалов, сложенных непригодными для биологической рекультивации субстратом или содержащих токсичные реагенты, использованных при обогащении полезных ископаемых, а также гидроотвалы вскрыши, состоящие из засоленных грунтов, должны выполняться мелиоративные работы и создаваться слой из потенциально плодородных пород или плодородной почвы;

- шламоотстойники, хвостохранилиша, золо- и другие промышленные отвалы, содержащие токсичные вещества, должны консервироваться с соблюдением норм санитарно-эпидемиологической службы; все пылящие промышленные отвалы должны быть закреплены техническими, биологическими или химическими способами.

На породоотвалах угольных шахт и других отвалах, где рекультивация обусловлена требованиями санитарно-гигиенических условий и охраны окружающей среды, производится: переформирование породоотвалов в плоские отвалы;

перекрытие вновь сформированной поверхности слоем нейтральной тяжелой глины, тщательное ее уплотнение или проведение предварительного известкования поверхности отвалов; нанесение на созданный водоупор потенциально плодородных пород и плодородного слоя почвы.

2.4.5 Состав работ и требования к техническому этапу рекультивации земель при рекреационном направлении

При создании рекреационных объектов (зон) должна быть обеспечена устойчивость формирующихся природно-антропологических комплексов и комфортные условия для отдыха, а также обоснована их социально-географическая (медико-географическая) целесообразность, определяемая по сравнительной оценке фактической обеспеченности и нормативной потребности населения в местах отдыха,

На стадии технического этапа при рекреационном направлении рекультивации должна осуществляться планировка нарушенной территории с минимальным объемом земляных работ, сохранением существующих или образованных в результате производства горных работ форм рельефа.

Проектирование, строительство и эксплуатация зон рекреации водных объектов для организации массового отдыха и купания должны производиться в соответствии с требованиями ГОСТ 17.1.5.02--80.

Земли, нарушенные открытыми разработками и прилегающие к крупным населенным пунктам, должны рассматриваться как резервные площадки для промышленного и гражданского строительства.

ТЕМА 3. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ

Грунты (субстраты) отвалов в своем большинстве малопригодны для роста и развития растений из-за отсутствия органического вещества и азота, бедности.зольными элементами питания, неблагоприятной реакции среды и засоления. Т. е. грунты и субстраты отвалов не обладают основным свойством почв -- эффективным плодородием.

Задача биологической рекультивации нарушенных земель и заключается в том, чтобы комплексом агротехнических и фитомелиоративных приемов улучшить структурное состояние, водно-воздушный и пищевой режим, а так же биологические особенности нарушенных земель с целью дальнейшего их эффективного использования в народном хозяйстве.

Земли могут быть восстановлены как под сельскохозяйственные угодья, так и под лесные насаждения или декоративно-озеленительные комплексы.

Сельскохозяйственное восстановление плодородия почв может вестись в различных направлениях растениеводства (полеводство, луговодство овощеводство и др.).

Независимо от конкретного назначения сообщества, образованного искусственным способом (сельскохозяйственные угодья, лесные насаждения или декоративные садово-парковые комплексы), во всех случаях на нарушенных землях должен быть создан устойчивый почвенный и растительный покров, соизмеримый по уровню продуктивности с зональными сообществами.

3.1 Требования биологической рекультивации к горнотехнической рекультивации

При сдаче объектов для биологического этапа рекультивации следует выполнять следующие требования:

· отвалы должны быть стабильными, основные процессы их осадки завершены;

· отметки подготовленной поверхности внутренних отвалов должны быть выше или не менее чем 1--2 м господствующего уровня грунтовых вод в прилегающих к карьеру зонах;

· планировка поверхности должна выполняться с учетом требований применения сельскохозяйственной техники или машин для посадки леса;

· поверхность отвалов должна быть покрыта почвенным слоем при сельскохозяйственном направлении рекультивации и почвообразующими породами при лесохозяйственном;

· все инженерные мероприятия по борьбе с эрозией рекультивируемых участков, а также исключающие заболачивание и подтопление должны быть завершены;

· к отвалам должны быть проложены подъездные пути.

3.2 Сельскохозяйственная рекультивация

Создание на землях, нарушенных промышленностью, сельскохозяйственных угодий может вестись в двух направлениях:

· на грунтах (субстратах), свойства которых улучшаются путем покрытия их гумусовым слоем почв («землевание»);

· непосредственно на грунтах (субстратах), складированных в отвалы.

Выбор способа подготовки земель для биологической рекультивации в сельскохозяйственных целях должен решаться на основе тщательного экономического анализа, с учетом агрохимических особенностей пород, складируемых в отвалы, и категории их пригодности для сельскохозяйственных культур.

Восстановление для сельскохозяйственных целей территорий, сложенных потенциально плодородными грунтами, возможно без нанесения гумусового слоя почв при условии применения минеральных удобрений и посева кормовых культур типа многолетних трав. Применение специальных севооборотов, удобрений и других агротехнических мероприятий будет способствовать превращению стерильных отвальных земель в плодородные почвы.

Нанесение на поверхность отвалов гумусированного слоя почвы или пригодных для выращивания растений грунтов разной мощности, так называемое «землевание», является одним из наиболее распространенных способов улучшения грунтов (субстратов) для сельскохозяйственного освоения

Мощность наносимого на поверхность отвалов слоя почвы или потенциально плодородного грунта будет зависеть от типа грунтов, формирующих поверхностные слои отвалов. Однако следует учесть, что при нанесении на поверхность отвалов мощных слоев почвы или потенциально плодородного грунта, для растений создается искусственный, как правило, плодородный корнеобитаемый слой. Подстилающая его горная порода изолируется от участия в процессах начального почвообразования, обеспечения растения минеральным питанием и влагой. Функция же растений как биологического фактора, определяющего направление почвообразовательного процесса, сводится к улучшению нанесенного слоя, а не грунтов (субстратов), образующих отвал.

Отечественная и зарубежная практика рекультивационных работ располагает определенным опытом проведения сельскохозяйственной рекультивации при условии так называемого «минимального землевания», обеспечивающего наибольшую экономическую эффективность этих работ. Так, для создания растительного покрова сенокосного типа и использования на золоотвалах тепловых электростанций (II класс отвалов) оказалось достаточным применение почвенного слоя мощностью от 1--5 до 10 см. Подобные же результаты получены для отвалов красного шлама и других отвалов предприятий цветной металлургии и шламовых полей горнообогатительных комбинатов черной металлургии.

Доказано, что в условиях «минимального землевания», при посеве соответствующего ассортимента растений формируются высокопродуктивные растительные сообщества, по запасу фитомассы равные, а в некоторых случаях превосходящие естественные зональные растительные сообщества. Корневые системы растений проникают значительно глубже, чем толщина нанесенного слоя, скрепляя и обогащая органическим веществом частицы грунта.

Для осуществления мероприятий по восстановлению плодородия нарушенных земель требуется мелиоративный период, после которого рекультивуруемые земли вовлекаются в интенсивное сельскохозяйственное использование. В течение этого периода насыпные почвогрунты необходимо обогатить элементами питания, улучшить их структурное состояние, активизоровать биологические процессы путем посева культур- мелиорантов, внесения рекомендуемых доз удобрения в сочетании с соответствующей обработкой с целью дальнейшего их использования в сельском хозяйстве

3.2.1 Подбор культур-мелиорантов

Необходимым условием успеха работ по восстановлению нарушенных территорий для сельскохозяйственных целей является правильно подобранный ассортимент растений.

В течении мелиоративного периода на рекультивированных землях необходимо возделывать такие культуры, которые будучи сами нетребовательны к условиям произрастания, давали сравнительно высокий урожай и повышали бы плодородие почв.

При подборе культур для того или иного почвенного объекта нужно не только всесторонне изучать его физико-химические и другие свойства, но и знать требования растений.

Выполненные к настоящему времени исследования показывают, что далеко не все виды высших растений могут нормально расти и развиваться в условиях специфической экологической среды субстратов промышленных отвалов. Так, для установления ассортимента видов, пригодных для фитомелиорации золоотвалов, было испытано более 230 видов, из которых признано пригодными для указанной цели 30. Столь же специфичны и отвалы, возникающие при открытой добыче полезных ископаемых. Для условий Кузбасса, например, из 34 видов деревьев и кустарников, высаженных на отвалах, сложенных аргиллитами, алевролитами и песчаниками, оказались безусловно пригодными 8 видов. Остальные либо плохо приживаются вообще либо для своего нормального развития требуют проведения агротехнических мероприятий.

Зерновые культуры, более требовательные к условиям почвенного питания, чем многолетние травы, требуют и более тщательной подготовки площадей. Такие культуры как пшеница, рожь, овес, ячмень, кукуруза, просо, сорго, гречка, подсолнечник, арбузы, не могут хорошо развиваться на породах, которые содержат мало азота и фосфора, в то время как чина, горох менее привередливы к горным породам. Они обеспечивают более высокую продуктивность, хотя их урожайность ниже, чем на зональных почвах.

В то же время многолетние травы (люцерна, эспарцет, донник) на этих породах дают удовлетворительные урожаи, которые при внесении удобрений оказываются даже выше, чем на старопахотных участках с южными и обыкновенными черноземами.

Ценной особенностью многолетних трав как мелиорантов, является их способность обогащать почву азотом. Благодаря живущим на их корнях азотфиксирующим бактериям, бобовые травы способны накапливать в почве до 100-200 кг/га соединений азота.

Многолетние бобовые травы положительно воздействуют и на физические свойства почвы, в частности улучшают их структурное состояние. Корневая система многолетних трав рыхлит почву и извлекает из ее глубоких горизонтов труднодоступные для других растений питательные элементы, обогащает почву органическими веществами, усиливает жизнедеятельность полезных микроорганизмов, закрепляет пахотный слой и защищает его от водной и ветровой эрозии. После отмирания корневая система многолетних бобовых трав оставляет в почве большое количество свежего биологически активного вещества.

Все вышесказанное дает право считать бобовые травы незаменимыми культурами-мелиорантами освоительного периода.

3.2.2 Применение севооборотов

Чрезвычайно важную роль в рекультивации земель играет севооборот, под которым, прежде всего понимают научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур, Это обусловлено его многосторонним влиянием на плодородие нарушенных земель и урожай сельскохозяйственных культур, улучшением физико-химических свойств почв и пород, водного и пищевого режимов, микробиологической и ферментативной деятельностью почв, снижением вреда от сорняков, болезней и вредителей.

Сельскохозяйственной практикой доказано, что ни один агротехнический фактор не влияет так сильно на свойства почвы и урожай культур, как севооборот. В сочетании с культурными сенокосами, пастбищами и лесными насаждениями севообороты формируют определенный ландшафт местности, благоприятный для всей флоры, фауны и роста урожайности возделываемых культур.

...