CC BY
73
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ “НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97"
МОСКВА, МГГУ. 3.02. 97 — 7. 02. 97 СЕМИНАР 2 “РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ"
А.Е. Кононенко, А.В. Русский
Московский государственный горный университет
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ И СТРОИТЕЛЬСТВО РЕКРЕАЦИОННЫХ ЗОН
Общая площадь земель, нарушенных в бывшем СССР при добыче твердого минерального сырья, к 1990 году превысила 3,0 млн. га.
На Назаровском разрезе, который разрабатывает месторождение бурого угля, расположенное в западной части Канско-Ачинского бассейна, общая площадь земель, нарушенных горными работами на поле № 3, составляет 950 га. Из них: площадь остаточных траншей и прилегающих к ним территорий - 249 га; площадь занимаемая внутренними отвалами - 671 га. Рекультивация нарушенных земель на разрезе производится, в основном, по двум направлениям: под сельхозугодья и лесонасаждения. Из общей площади рекультивированных земель, равной 570 га, под лес сдано 435 га, а под пашню - 135 га. Территория, занимаемая остаточными траншеями, не рекультивирована, вследствие больших затрат на доставку вскрышных пород для их засыпки.
Для рекультивации остаточных горных выработок МГГУ предлагается использовать средства гидромеханизации, которые успешно применяются на разрезе для разработки пород рыхлой вскрыши. Идея способа заключается в проведении рекультивации нарушенных земель при одновременном ведении вскрышных работ. При этом, основной задачей и целью рекультивации земель является правильный выбор таких параметров рельефа восстанавливаемой территории, когда и сама рекультивируемая территория, и окружающие земли не подвергаются эрозии или заболачива-
нию. Основными факторами, определяющими параметры техногенного рельефа, являются литологический состав пород, их плодородие (способность к естественной задерновке) и основные рельефообразующие процессы региона. Преобладание каких-либо геоморфологических процессов зависит от типа рельефа и климата региона. Назаровская депрессия представляет собой слабо всхолмленную равнину, расчлененную речками, долинами и логами на ряд мелких водоразделов. Климат района резко континентальный с продолжительной зимой и коротким летом. В этих условиях, основным рельефообразующим процессом, который воздействует на рекультивируемую поверхность является плоскостной смыв [ 1 ]. В таком случае, для исключения эрозии рекультивируемой территории, требуется установить предельные значения уклона техногенного рельефа, величина которого определяется по формуле [ 2 ]:
1 =
У4 пт (2 +А)3
АО
0,667
, дол. ед.
где V - неразмывающая скорость течения жидкости, м/с;
А - величина отношения ширины потока к его глубине; п - коэффициент шероховатости;
(2 - величина расхода воды, м3/с.
Величина предельного уклона рекультивируемой поверхности, рассчитанная для условий Назаровского разреза, при средней водообильности года со-
ставляет: для суглинка -1,8 - 4,4°; для
глины - 8,5 - 20,2°. Максимальные значения уклонов соответствуют задернованной поверхности.
Рекультивацию остаточных траншей предусматривается производить тремя очередями путем замыва их четвертичными вскрышными породами Чулымского участка разреза “Назаров-ский”. Объем пород, укладываемых при замыве, составляет: для 1-й очереди - 6,5 млн. м3; для 2-й - 4,12 млн. м3; для 3-й -12,5 млн. м3. Рассчитанные сроки рекультивации очередей, при замыве одним грунтовым насосом Гр-4000/71, равны:
- 1-я очередь - 4,3 года;
- 2-я очередь - 2,8 года;
- 3-я очередь - 8,3 года;
Для сокращения сроков выполнения работ возможно использование обеих гидроустановок разреза для целей рекультивации.
При замыве остаточных горных выработок появляется возможность
формирования рекреационной зоны. Целесообразность организации рекреационной зоны с искусственным водоемом на территории поля № 3 определяется тем, что в настоящее время рядом с ним ведется строительство поселка “Южный”
- нового жилого района г. Назарово и в этом же районе сосредоточено ~ 30% не-рекультивированных земель. Примером успешного применения средств гидромеханизации для формирования рекреационных зон являются предложения МГГУ по рекультивации железнодорожного отвала № 2 “Бродок” Лебединского ГОКа и Еловского гидроотвала Моховского разреза в Кузбассе (рис. 1 и рис. 2).
В соответствии с условиями поля № 3 Назаровского разреза, при размещении водоема в непосредственной близости от лесного массива, наличии достаточной площади для организации объектов зоны отдыха и обеспечения удобного подъезда к ней, целесообразным местом сооружения водоема является нарушен-
Рис.1. Вариант рекреационной зоны ЛГОКа
Рис.2. Вариант рекреационной зоны Мо-ховского разреза
ная горными выработками территория в районе южной части траншеи (3) (рис. 3). Кроме того, это место является наиболее удаленным от гидроучастка разреза, что делает менее эффективным его замыв гидросмесью вскрышных пород.
Согласно мировому опыту рекультивации, искусственный водоем должен:
- иметь глубину свыше 10 м и площадь зеркала воды не менее 3 га;
- быть защищен от притока размытых удобрений с полей;
- иметь ровное и плоское дно;
- иметь плавные очертания и большое разнообразие глубин, необходимых для развития озерной флоры и фауны;
- иметь береговую линию, согласованную с рельефом местности.
На рис. 3 показан вариант рекреационной зоны, где предлагается создание пруда (4) площадью около 30 га и глубиной 15 м, на северо-восточном берегу которого предусматривается организация пляжа (5), автостоянки (6), буфета
(7) и других объектов, связанных с функционированием зоны отдыха. Пляж шириной 50м и длиной 750 м имеет площадь 3,75 га, что по существующим нормам позволит обеспечить отдых около 1800 человек.
Рекультивацию нарушенных земель с одновременным формированием рекреационной зоны предусматривается производить следующим образом (рис. 3). На первом этапе, производится замыв траншеи (1) с вытеснением воды в остаточные выработки, расположенные в пределах проектного контура водоема. В это же место опускается землесосный снаряд, который начинает вести строительство пруда и намыв плотин (8 и 9). После сооружения плотин, земснаряд,
КТЯ- территория мшза
Д)- территория искусственного водоема га- территория повторной рекультивации - ьона ьцподАживаиия 4
Рис. 3. Вариант рекреационной зоны Наза-; ровского разреза
продолжая строительство водоема, может подавать гидросмесь или воду для базнапорного или напорного размыва берегов. С помощью земснаряда возможно также осуществление намыва песчаного пляжа путем включения в цепь гидротранспорта разрабатываемых им пород гидроциклона. На следующих этапах рекультивации производится замыв траншей (2 и 3).
Выполаживание откоса (10) целесообразно осуществить с использованием разработанного в МГГУ способа управляемого обрушения [ 3 ].
Управляемое обрушение откосов производится следующим образом. Сначала, клыком бульдозера-рыхлителя, создают зону ослабления вдоль верхней бровки рекультивируемого откоса. На его верхней площадке, посредством сооружения дамб, формируют несколько замкнутых блоков. Затем, емкости блоков заполняют гидросмесью. При заполнении блоков гидросмесью, производится пригрузка породного массива рекультивируемого откоса и происходит его обводнение, результатом которого является возникновение в последнем сил гидростатического взвешивания и гидродинамического давления. Под воздействием этих сил нарушается устойчивость откоса, вследствие чего он обрушается и вы-полаживается.
Высота слоя намываемой гидросмеси в каждом блоке зависит от параметров блока, физико-механических свойств пород и гидросмеси, а также от параметров призмы возможного обрушения и может быть определена по формуле:
Zc I-£Pn-(tg9-cosa_rl-sina)
hr =------- 7 —---- —----------ч—, м,
у г ■ L • (tg фп • cos tn — Г) • sin
где hr - высота слоя намываемой гидросмеси, м;
с - сцепление пород в массиве, т/м2;
1 - длина наклонного участка блока
обрушаемого массива , м;
Рп - удельная сила веса пород обрушаемого массива, т/м; фп - угол внутреннего трения пород обрушаемого массива , град; г) - коэффициент запаса устойчивости;
a - угол откоса обрушаемого массива, град; уг - плотность гидросмеси, т/м3;
L - ширина пригрузки, м; со = 45° + фп /2 - угол выхода кривой скольжения, град.
При применении управляемого обрушения откосов до 80% объема работ по выполаживанию может быть выполнено за счет сил гравитации, что позволяет резко сократить потребление ресурсов и обеспечивает экономию средств.
Таким образом, одновременно с ведением вскрышных работ, при минимальных дополнительных затратах, можно осуществлять рекультивацию нарушенных земель и строительство рекреационных зон.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Leopold L.B., Emmett W.W., Myrick R.M. Channe and hillslope process in semiarid New-Mexico US Gool, Sorv. prof Pap. 352 - G, p. 193253.
2. Русский A.B. Учет геоморфологических факторов при рекультивации. В сборнике трудов Кузбасского технического университета, 1996 г.
3. Кононенко А.Е., Гальперин А.М., Зайцев B.C., Кириченко Ю.В. Способ рекультивации откосов при открытой разработке месторождений: Положительное решение по заявке на изобретение № 95-104482/03 от 28.03.95 г.
© А.Е. Кононенко, А.В. Русский
