CC BY
110
--------------------------------------- © Т.В. Галанина, К.В. Любимова,
2010
УДК 504.54
Т.В. Галанина, К.В. Любимова
ПРОБЛЕМЫ РЕКУЛЬ ТИВАЦИИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕТОРОЖДЕНИЙ
Рассмотрены проблемы рекультивации и восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений на базе местных природных ресурсов рекультивации
Ключевые слова: рекультивация нарушенных земель, природные ресурсы, отвалообразо-вание.
Неделя горняка
ТЪ ысокий уровень техногенного
-Ж.} воздействия на природные ресурсы действующих производств приводит к тому, что антропогенная нагрузка на окружающую среду Кемеровской области вышла далеко за пределы экологической емкости территории. В связи с этим, одним из приоритетных направлений развития области становится экологическая политика, целью которой является снижение негативного воздействия на окружающую среду, сохранение и восстановление природной среды, ландшафтов, экосистем, видового состава растений и животных, сохранение здоровья населения. В создавшейся ситуации на одно из первых мест выходит рациональное использование, восстановление и охрана природных ресурсов, улучшение качества рекультивации, выражающее в применении перспективных спо-собов проведения рекультивации как горно-технического, так и биологического этапов.
К местным природным ресурсам рекультивации относятся рыхлые суглинистые отложения вскрыши каменноугольных разрезов. В Кузнецкой котловине преобладающими вскрышными породами являются покровные лессо-
видные, большей частью карбонатные суглинки. По комплексу состава и свойств они являются высокоценным в почвенно-экологическом отношении ресурсом рекультивации и основным представителем потенциально плодородных пород.
Смешивая эти субстраты с породами отвалов или непосредственно отсыпая их на спланированную поверхность отвала слоем определенной мощности, можно получить техногенно сформированный субстрат с высоким потенциальным плодородием и высоким уровнем почвенно-экологических функций. Последний показатель может достигать 60-65% от уровня чернозёма выщелоченного в лесостепной зоне и 90-95% -от уровня дерново-подзолистой почвы в таежной зоне. При такой эффективности рекультивации спланированные земли можно использовать в самых различных хозяйственных целях, даже в качестве пахотных угодий, в частности, для выращивания многолетних злаковобобовых трав.
Анализ литологических и почвенных материалов по Кемеровской области показывает, что запасы покровных лессовидных суглинков в регионе очень ве-
лики. Например, в лесостепной зоне лессовидные суглинки занимают по площади не менее 80% территории и отсутствуют только на контурах со слаборазвитыми щебнистыми, болотными и пойменными почвами. В таежной зоне они составляют по площади около 65%, отсутствуя под бурыми таежными, болотными и пойменными почвами. Если учесть, что мощность лессовидных суглинков на указанных участках территории составляет от 4 до 10 м, иногда и более, можно считать, что запасы потенциально плодородных пород, пригодных для использования в экологически высокоэффективных технологиях рекультивации, в районе достаточны и даже избыточны. К сожалению, этот высокоценный местный природный ресурс практически не используется. При распространенной в регионе технологии неселективного отвалообразования он перемешивается в отвалах с непригодными породами и как ресурс теряет свою значимость.
Принципиально значимым требованием при отсыпке плодородных пород является создание слоя такой мощности, которая позволяет добиться максимально возможного для данной биоклиматиче-ской обстановки уровня почвенноэкологической эффективности рекультивации. Так как в лесостепной зоне Кузбасса отмечается дефицит жидких атмосферных осадков и периодическое повторение почвенной засухи, то представляется целесообразным рекомендовать следующие принципы расчета мощности отсыпанного слоя плодородных пород. Мощность должна гарантировать способность породы отсыпанного слоя удерживать количество доступной влаги, достаточное для стабильного в данной зоне функционирования фитоценоза. Поэтому слоем минимальной мощности в степной и лесостепной зо-
нах следует считать слой субстрата, способный удержать годовое количество атмосферных осадков. Вместе с тем необходимо учитывать, что при чрезмерно большой мощности влага, содержащаяся в нижних слоях отсыпанной породы, также может оказаться недоступной для фитоценоза. Известно, что в ненарушенных зональных автоморфных почвах естественных ландшафтов основной влагооборот в годовом цикле совершается в слое мощностью 2 м. Следовательно, слой отсыпаемой породы, должен содержать фракции физической глины в объеме, способном удержать годовое количество осадков, и его мощность не должна превышать 2 м.
В таежной зоне годовое количество выпадаемых осадков может быть значительно больше необходимого для фитоценоза, мощность отсыпаемого слоя плодородных пород, рассчитанная по предыдущему принципу, может оказаться существенно больше 2 м. Кроме того, регулярность выпадения осадков гарантирует отсутствие продолжительной почвенной засухи. Следовательно, и по этому признаку двухметровая мощность отсыпанного слоя может оказаться чрезмерной. Вполне аргументированным вариантом расчета является ориентация на количество воды, расходуемое в данной биоклиматической зоне на физическое испарение и корневую десук-цию. Если использовать этот принцип, то окажется, что и в этой зоне мощность отсыпаемого слоя плодородных пород также должна составлять около 2 м. Представляется, что для природных условий таежной зоны Кузбасса, с ее годовым количеством осадков до 1000мм и более, двухметровая мощность отсыпаемого слоя может оказаться перестраховкой. Необходимо, на наш взгляд, учесть, что в этой зоне практически не бывает длительной засухи - не более
одного месяца в период вегетации растений. Это обстоятельство дает основание рекомендовать рассчитывать мощность отсыпанного слоя, исходя из объемов влаги, расходуемой на физическое испарение и десукцию не за весь период вегетации, а только за один, биологически наиболее активный месяц (июль). Расчеты показывают, что в этом случае мощность отсыпаемого слоя плодородных пород составит существенно меньше одного метра. Экономические выгоды проведенной по такому принципу рекультивации, становятся очевидными. Рекультивация нарушенных земель в таежной зоне окажется, как минимум, вдвое дешевле рекультивации в лесостепной зоне, а почвенно-экологическая эффективность сохранится максимально возможной для этой зоны.
Другим, не менее важным природным ресурсом рекультивации следует считать плодородный слой почвы, который снимается при вскрышных работах. Плодородный слой, иначе гумусовоаккумулятивный горизонт, формируется в профилях многих типов почв, встречающихся в лесостепной части территории. При этом наибольшей мощности, а, следовательно, ценности, он достигает в черноземах, темно-серых лесах, луговочерноземных и луговых почвах. В таежной зоне горизонт достигает иногда необходимой мощности в профиле дерново-глеевых почв. В серых и светло-серых лесных почвах, встречающихся, как показано выше, в таежной зоне в наибольшем количестве, мощность этого горизонта и запасы в нем гумуса относительно невелики, и по этой причине они не могут считаться серьезным ресурсом плодородных пород. В дерновоподзолистых и бурых таежных почвах, наиболее распространенных в таежной зоне, плодородный слой почвы практически отсутствует.
Нанесение плодородного слоя почвы является технологическим приемом, способствующим быстрому восстановлению нарушенных почвенно-экологических функций. Рекультивированные со столь высокой почвенно-экологической эффективностью территории можно использовать для любых, в том числе и сельскохозяйственных, целей. Запасы плодородного слоя почвы определяются мощностью гумусово-аккумулятивного горизонта и площадью контуров почвы. Мощностью гумусово-аккумулятивного горизонта как в рамках одного типа почв, так и между типами различна. В частности, в темно-серых лесных почвах она составляет 20-25 см (максимум 30); в черноземах - 35-40 (максимум 45); в луговочерноземных почвах - 40-45 см (максимум 50); в луговых - 60-70 см (максимум 80). При определении качества плодородного слоя почвы необходимо исходить из следующих положений. Во-первых, качественный состав гумуса плодородного слоя почвы (его фракционный и групповой составы) в различных почвах различен, однако внутри одного почвенного типа более или менее постоянен. Качество гумуса темносерых лесных почв, черноземов и лугово-черноземных почв высокое и его можно отнести к первой категории.
Плодородный слой луговых почв относится ко второй категории. Если плодородный слой почвы первой категории можно наносить на любые участки рекультивации - на автоморфные, полу-гидроморфные и гидроморфные позиции ландшафта, то плодородный слой почвы второй категории рационально наносить только на гидроморфные позиции.
При определении мощности плодородного слоя почвы, наносимого на поверхность рекультивируемого массива ориентируются на мощность корнеоби-
таемого слоя в естественных ненару-шеннных ландшафтах. Для Кемеровской области она составляет 35 см.
Как правило, общих запасов плодородного слоя почвы недостаточно для проведения экологически эффективной рекультивации на всей территории на-
рушенных земель. По этой причине в проектах рекультивации необходимо определять и показывать расположение участков территории, на которых должны проводиться хозяйственно и экологически высокоэффективные рекульти-вационные мероприятия.
г Коротко об авторах
Галанина Т.В. - кандидат сельскохозяйственный наук, доцен, Кемеровское региональное отделение Российской экологической академии (КРО РЭА), [email protected] т Любимова К.В. - инженер КРО РЭА.
А
-------------------------------------------------------- ОТДЕЛЬНАЯ СТАТЬЯ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
ПРЕПРИНТ
Винников В.А., кандидат технических наук, доцент,
Московский государственный горный университет,
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОАКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И ЭФФЕКТОВ ТЕРМОЭМИССИОННОЙ ПАМЯТИ В ГЕОМАТЕРИАЛАХ РАЗЛИЧНОЙ СТРУКТУРЫ: Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). — 2010. — № 1. — 34 с.— М.: Издательство «Г орная книга»
Предложена математическая модель термоакустоэмиссионного эффекта памяти в геоматериалах, возникающего при их циклическом нагревании с возрастающей от цикла к циклу амплитудой температуры. Проведен численный расчет параметров термоакустоэмиссионного эффекта памяти при различных текстурных особенностях геоматериала. Обоснована адаптация вышеназванной модели к условиям помехового влияния влажности на этот эффект.
Vinnikov V.A., Moscow State Mining University, Russia, [email protected]
MODELLING OF THERMOACOUSTIC EMISSION AND EFFECTS OF THERMOEMISSION MEMORY IN GEOMATERIALS OF VARIOUS STRUCTURE.
It is offered the mathematical model of thermo-acoustic-emission effect of memory in geomaterials, arising at their cyclic heating with increasing from cycle to cycle temperature amplitude. It is carried out numerical calculation of parameters of thermo-acoustic-emission memory effect at various textural features of a geomaterial. It is also proved an adaptation of the above-named model to conditions of interference influences of humidity on this effect.
