CC BY
34
УДК 622.882:622.271.3 © А.А. Харионовский, Е.Я. Франк, 2018
Обоснование технологии горнотехнической рекультивации в целях лесовосстановления на Крутокачинском щебеночном карьере
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-4-75-77
ХАРИОНОВСКИЙ Анатолий Алексеевич
Доктор техн. наук, академик АГН, заместитель генерального директора по научной работе ООО «МНИИЭКО ТЭК», 614007, г. Пермь, Россия, e-mail: [email protected]
ФРАНК Елена Яковлевна
Канд. техн. наук,
заместитель директора Института экономики и менеджмента, ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет», 654007, г. Новокузнецк, Россия
В статье представлены компоновочная схема горнопромышленного ландшафта в Крутокачинском щебеночном карьере по разработке доломитов после окончания горных работ в нем, а также объемы работ по горнотехнической рекультивации нерабочих бортов. Горнопромышленный ландшафт предлагается обустроить с учетом географической ориентации нерабочих бортов карьера и минимальной площадью его дна для ускоренного самовосстановления лесной экосистемы. Ключевые слова: открытые горные работы, карьеры, конструкции нерабочих бортов карьера, горнотехническая рекультивация, ландшафт после рекультивации, экологические показатели, техногенная продуктивная смесь, лесные экосистемы.
ВВЕДЕНИЕ
В Красноярском крае более 100 лет разрабатывается Кру-токачинское месторождение доломитов в 40 км на запад от г. Красноярска. Первые горные работы здесь начались в связи со строительством Транссибирской железнодорожной магистрали в конце XIX в., в 1960-е гг. они получили новый импульс к развитию. Горнопромышленный ландшафт, образованный в результате ведения горных работ, представлен карьерной выемкой и двумя внешними породными отвалами. За весь период разработки месторождения рекультивация нарушенных земель не проводилась. На территории нарушенных земель отсутствуют признаки самовосстановления растительного покрова. Вышесказанное позволяет сделать вывод о том, что на разрабатываемом месторождении необходима корректировка направления развития фронта горных работ в увязке с последующим проведением горнотехнического этапа рекультивации. Как показывает обзор спе-
циальной литературы, аналогичные задачи в области экологии горного дела систематически решают как отечественные, так и зарубежные исследователи с представлением результатов в научных работах [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13].
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Особенностью горно-геологического строения месторождения является наличие трех вертикальных разломов, заполненных аргиллитами. Разломы шириной 40-60 м располагаются перпендикулярно линии фронта горных работ. В настоящее время горные работы производятся с предварительным рыхлением горных пород буровзрывным способом. Взрывные скважины бурят станком шарошечного бурения СБШ-250. В результате взрывного рыхления на уступах образуется развал горной породы с различным качеством доломитов. В зонах с разломами качество исходного горного сырья для производства щебня резко ухудшается и делает невозможным дальнейшее его использование. Эту часть доломитов, разубоженных аргиллитами, вывозят в отвалы, поскольку отраслевыми требованиями к качеству щебня для железных дорог запрещено наличие в нем аргиллитов.
В настоящее время длина фронта горных работ на карьере составляет 820 м, а глубина изменяется от 60 до 70 м. В разработке находятся семь уступов. Производственный потенциал карьера составляет 2 млн куб. м в год при организации горных работ в две смены. Экскавация горных пород производится экскаваторами ЭКГ-5А с погрузкой в автосамосвалы КрАЗ-6510 грузоподъемностью 14 т. Доломиты транспортируют на дробильно-сортировочные установки, вдоль которых проложены железнодорожные пути с выходом на транссибирскую магистраль. Общий вид Крутокачинского карьера со стороны восточного фланга показан на рис. 1.
В настоящее время площадь нарушенных земель составляет 38,3 га, из них площадь техногенного водоема - 3,8 га, площадь внешнего отвала «Северный» - 7 га, площадь отвала «Западный» - 1,7 га (рис. 2). Оставшаяся часть нарушенных земель представлена карьерной выемкой.
Предлагаемый порядок разработки месторождений с под-виганием горных работ на юг, юго-восток и восток представлен на рис. 2. Фигурными стрелками показаны выбранные направления развития горных работ.
Площадь горнопромышленного ландшафта на конец отработки участка месторождения составит 68 га. Размер площади внешних отвалов «Западный» и «Северный» не изменится. На территории карьера предлагается отсыпать внутренний отвал в один ярус переменной высоты площадью 15,7 га. За счет отсыпки внутреннего отвала площадь техно-
if^ I- -л-
¿Sä
ES
4 . -
ЙЙЬМрЗ
¡¿I ij
Рис. 1. Современное состояние горных работ на Крутокачинском карьере доломитов
г
Fig. 1. The current state of mining operations in the Krutokachinskiy dolomite quarry
Рис. 2. Компоновочная схема Крутокачинского карьера на момент завершения горных работ с выделением элементов горнопромышленного ландшафта Fig. 2. The layout diagram of the Krutokachinskiy quarry at the time of completion of mining operations with highlighting of the mining landscape elements
генного водоема сократится до 1,8 га (2,65 %). В конструкции остаточной карьерной выемки предусмотрено оформить восточный борт площадью 22,8 га с ориентацией на запад, а также южный борт площадью 13,3 га. Площадь западного борта останется на современном уровне 5,8 га. При отсыпке внутреннего отвала должен соблюдаться уклон его поверхности в восточном направлении. Размер восточного борта в направлении с запада на восток - 420 м, а это значит, что имеется конструктивная возможность его оформления в виде трех межуступных площадок шириной 126 м каждая.
Высота всех уступов кроме нижнего в нерабочем состоянии - 20 м (сдвоенные), а нижнего - 10 м. Суммарная площадь межуступных площадок на восточном борту - 21,2 га. Размер
Прогнозные показатели работ по горнотехнической рекультивации в Крутокачинском карьере
Показатель Значение
Мощность наносимой продуктивной смеси, м:
- на межуступные площадки западного борта 0,6
- на межуступные площадки южного борта 1,0
- на межуступные площадки восточного борта 1,0
Прогнозное количество деревьев в лесной экоси- 20045
стеме (смешанный лес) на межуступных площадках
карьера согласно данным в работах [1, 2, 3, 4, 5]
Продуктивность травянистого покрова (западный борт), ц/га 25-26
южного борта в меридиональном направлении - 200 м. На нем формируют три межуступные площадки шириной по 62 м при высоте уступов, принятой по аналогии с восточным бортом. Суммарная площадь межуступных площадок на южном борту - 12,5 га.
Предлагаемый порядок отработки месторождения выбран не случайно, а в соответствии с обоснованием архитектуры горнопромышленных ландшафтов и рекомендациями по созданию благоприятных условий для ускоренного самовосстановления лесной экосистемы путем проведения работ по горнотехнической рекультивации, подробно изложенных в работах [1, 2, 3, 4, 5]. Механизм финансирования работ по рекультивации земель на этом карьере может быть принят по аналогии с ранее разработанным для угольных разрезов [6]. Прогнозные показатели самовосстановления лесной экосистемы при ведении горных работ по разработанному варианту представлены в таблице. Рекомендации по формированию продуктивной смеси для ее нанесения на межуступные площадки приняты в соответствии с источниками [1, 2, 3, 4, 5].
Отметим, что карьер находится в окружении черневой тайги с преобладанием темнохвойных пород - ели, пихты, кедра. Поэтому создание условий для самовосстановления лесной экосистемы на заключительном этапе отработки этого месторождения должно носить приоритетный характер.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в статье наглядно показана возможность ускоренного самовосстановления лесной экосистемы на территории карьера по разработке доломитов после завершения в нем горных работ. Этому должны способствовать порядок отработки месторождения, а также обязательное проведение горнотехнической рекультивации, обеспечивающей улучшение экологической обстановки в районе производства открытых горных работ.
Список литературы
1. Зеньков И.В., Барадулин И.М. Обоснование конечной формы щебеночных карьеров Сибири в целях лесотехнической рекультивации // Горный журнал. 2016. № 3. С. 85-88.
2. Zenkov I.V., Yuronen Yu.P., Nefedov B.N., Baradulin I.M. Remote sensing in estimation of forest ecosystem generation at crushed stone quarries in Siberia // Eurasian mining. 2016. № 1. P. 50-54.
3. Зеньков И.В., Барадулин И.М. Результаты исследования условий появления и формирования растительного покрова в отработанных щебеночных карьерах // Уголь. 2017. № 12 С. 69-71. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/122017.pdf (дата обращения: 15.02.2018).
4. Зеньков И.В., Барадулин И.М. Обоснование горнотехнической рекультивации карьеров по добыче нерудных материалов для производства щебня // Уголь. 2018. № 2. С. 96-99. doi: 10.18796/0041 -5790-2018-2-96-99
5. Зеньков И.В., Барадулин И.М. Исследование условий формирования и характеристик лесных экосистем в отработанных щебеночных карьерах в Красноярском крае // Уголь. 2018. № 1. С. 81 -83. doi: 10.18796/0041 -5790-2018-1 -81 -83.
6. Петрова Т.В., Франк Е.Я. Регулирование процесса обеспечения денежными средствами работ по рекультивации земель. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. № 3. С. 76-84.
7. Яновский А.Б. Основные тенденции и перспективы развития угольной промышленности России // Уголь. 2017. № 8. С.10-14. doi: 10.18796/0041-5790-2017-8-10-14. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/082017.pdf (дата обращения: 15.02.2018).
8. Таразанов И.Г. Итоги работы угольной промышленности России за январь-сентябрь 2017 года // Уголь. 2018. № 1. С. 18-32. doi: 10.18796/0041 -5790-2018-1-18-32
9. Naeth M.A., Wilkinson S.R. Establishment of Restoration Trajectories for Upland Tundra Communities on Diamond Mine Wastes in the Canadian Arctic // Restoration Ecology. 2014. Vol. 22(4). P. 534-543.
10. Sena K., Barton C., Hall S., Angel P., Agouridis C., Warner R. Influence of spoil type on afforestation success and natural vegetative recolonization on a surface coal mine in Appalachia, United States // Restoration Ecology. 2015. Vol. 23(2). P. 131-138.
11. Gilland K.E., McCarthy B.C. Microtopography Influences Early Successional Plant Communities on Experimental Coal Surface Mine Land Reclamation // Restoration Ecology. 2014. Vol. 22(2). P. 232-239.
12. Zhang Hao, Zhuang Xueying, Chu L.M. Plant Recruitment in Early Development Stages on Rehabilitated Quarries in Hong Kong // Restoration Ecology. 2013. Vol. 21 (2). P. 166-173.
13. Ngugil M.R., Neldner VJ., Doley D., Kusy B., Moore D., Richter C. Soil moisture dynamics and restoration of self-sustaining native vegetation ecosystem on an open-cut coal mine // Restoration Ecology. 2015. Vol. 23(5). P. 615-624.
ECOLOGY
UDC 622.882:622.271.3 © A.A. Kharionovsky, E.Ya. Frank, 2018
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 4, pp. 75-77 Title
VALIDATION OF THE TECHNOLOGY OF MINE TECHNICAL RECLAMATION FOR THE PURPOSE OF REFORESTATION IN THE KRUTOKACHINSKIY BALLAST QUARRY
doi: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-4-75-77
Authors
Kharionovsky A.A.1, Frank E.Ya.2 ' "MNIIEKO TEK", LLC, Perm, 614007, Russian Federation
2 Institute of Economics and Management at FSBEI of Higher Education "Siberian State Industrial University", Novokuznetsk, 654007, Russian Federation
Autors Information
Kharionovsky A.A., Doctor of Engineering Sciences, Deputy General Director, Academy Fellow of the Academy of Mining Sciences, e-mail: mniiekotek2009@ yandex.ru
Frank E.Ya., PhD (Engineering), Deputy Director Abstract
The paper presents the layout diagram of the mining landscape in the Kruto-kachinskiy dolomite ballast quarry after mining operations therein, as well as the scope of work for mine technical reclamaation of non-mining flanks. The mining landscape is proposed to be arranged given the geographic orientation of opencast non-mining flanks and the minimum area of its bottom for the accelerated self-restoration of the forest ecosystem. Figures:
Fig. 1. The current state of mining operations in the Krutokachinskiy dolomite quarry Fig. 2. The layout diagram of the Krutokachinskiy quarry at the time ofcompletion of mining operations with highlighting of the mining landscape elements
Keywords
Surface mining, Quarries, Construction of non-mining opencast flanks, Mine technical reclamation, Post-reclamation landscape, Ecological indicators, Tech-nogenic productive mixture, Forest ecosystems.
References
1. Zenkov I.V. & Baradulin I.M. Obosnovanie konechnoy formy shchebenochnykh kar'erov Sibiri v tselyakh lesotekhnicheskoy rekul'tivatsii [Ultimate pit limit substantiation for the purpose of forestry reclamation of lands at ballast quarries in Siberia]. Gornyi Zhurnal - Mining Journal, 2016, No. 3, pp. 85-88.
2. Zenkov I.V., Yuronen Yu.P., Nefedov B.N. & Baradulin I.M. Remote sensing in estimation of forest ecosystem generation at crushed stone quarries in Siberia. Eurasian mining, 2016, No. 1, pp. 50-54.
3. Zenkov I.V. & Baradulin I.M. Rezul'taty issledovaniya usloviy poyavleniya i formi-rovaniya rastitel'nogo pokrova v otrabotannykh shchebenochnykh kar'erakh [Study results of vegetation emergence and formation in depleted crushed stone quarries]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, No. 12, pp. 69-71. Available at: http:// www.ugolinfo.ru/Free/122017.pdf (accessed 15.02.2018).
4. Zenkov I.V. & Baradulin I.M. Obosnovanie gornotekhnicheskoy rekul'tivatsii
kar'erov po dobyche nerudnykh materialov dlya proizvodstva shchebnya [Substantiation of mining-engineering reclamation of nonmetallic materials quarries for ballast production]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, No. 2, pp. 96-99. doi: 10.18796/0041 -5790-2018-2-96-99
5. Zenkov I.V. & Baradulin I.M. Issledovanie usloviy formirovaniya i kharakteristik lesnykh ekosistem v otrabotannykh shchebenochnykh kar'erakh v Krasnoyar-skom krae [Study results of vegetation emergence and formation in depleted crushed stone quarries in Krasnoyarsk Krai]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, No. 1, pp. 81-83. doi: 10.18796/0041-5790-2018-1-81 -83.
6. Petrova T.V., Frank E.Ya. Regulirovanie protsessa obespecheniya denezhnymi sredstvami rabot po rekul'tivatsii zemel' [Control of the process of providing funds for land reclamation]. Gornyy Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten'- Mining Information and Analytical Bulletin, 2016, No. 3, pp. 76-84.
7. Yanovsky A.B. Main trends and prospects of the coal industry development in Russia. Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, No. 8, pp. 10-14. doi: 10.18796/00415790-2017-8-10-14. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/082017.pdf (accessed 15.02.2018).
8. Tarazanov I.G. Russia's coal industry performance for January - September, 2017. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, No. 1, pp. 18-32. doi: 10.18796/00415790-2018-1-18-32.
9. Naeth M.A. & Wilkinson S.R. Establishment of Restoration Trajectories for Upland Tundra Communities on Diamond Mine Wastes in the Canadian Arctic. Restoration Ecology, 2014, Vol. 22(4), pp. 534-543.
10. Sena K., Barton C., Hall S., Angel P., Agouridis C. & Warner R. Influence of spoil type on afforestation success and natural vegetative recolonization on a surface coal mine in Appalachia, United States. Restoration Ecology, 2015, Vol. 23(2), pp. 131-138.
11. Gilland K.E. & McCarthy B.C. Microtopography Influences Early Successional Plant Communities on Experimental Coal Surface Mine Land Reclamation. Restoration Ecology, 2014, Vol. 22(2), pp. 232-239.
12. Zhang Hao, Zhuang Xueying & Chu L.M. Plant Recruitment in Early Development Stages on Rehabilitated Quarries in Hong Kong. Restoration Ecology, 2013, Vol. 21(2), pp. 166-173.
13. Ngugil M.R., Neldner V.J., Doley D., Kusy B., Moore D. & Richter C. Soil moisture dynamics and restoration of self-sustaining native vegetation ecosystem on an open-cut coal mine. Restoration Ecology, 2015, Vol. 23(5), pp. 615-624.
