Устойчивое управление торфяными месторождениями на примере Удмуртской Республики

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Оглавление

Введение

Глава 1. Качественная характеристика торфа

1.1 Запасы торфа в мире, России, Удмуртской Республике.

1.2 Классификация торфа

1.3 Использование торфа

Глава 2. Лесные торфоразработки на примере Удмуртской Республики

2.1 Краткий обзор торфяных месторождений и торфяных ресурсов в Удмуртской Республике

2.1.1 Практическое районное исследование Удмуртской Республики

2.1.2 Общая характеристика торфяных ресурсов

2.1.3 Особенности строения и размещения торфяных залежей

2.1.4 Современное состояние и перспективы использования торфа

2.2 Деятельность ОАО «Удмуртторф»

2.2.1 Краткая характеристика ОАО «Удмуртторф»

2.2.2 Характеристика торфопредприятия «Сокол», филиала ОАО «Удмуртторф», на примере месторождения «Вожойское»

2.2.3 Физико-географические особенности месторождения

2.2.4 Технология добычи торфа на месторождении

Глава 3. Рекультивация выработанных торфяных полей

3.1 Общие требования к рекультивации земель, нарушенных при добыче торфа

3.2 Рекультивация и ремонт выработанных торфяников в России

3.3 Рекультивация выработанных торфяников на примере Финляндии и Канады

3.4 Основные направления рекультивации выработанных земель торфяных месторождений в Республике Беларусь

3.5 Пожарная безопасность торфяников и торфоразработок

Глава 4. Перспективные направления использования торфяного сырья

4.1 Использование торфа в качестве сорбента при ликвидации нефтяных разливов

4.2 Утилизация осадков сточных вод путем компостирования с торфом

4.3 Торфяная промышленность в Беларуси

4.3.1 Историческая справка

4.3.2 Торфяная промышленность на современном этапе

4.4 Торфяная продукция

4.5 Продукты переработки торфа для животных

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

Массовое использование торфа началось еще в XII веке. В качестве топлива это полезное ископаемое применяли в Шотландии и Голландии, а спустя пару столетий стали отапливать им жилища и жители Франции, Швеции и Германии. В России первым обратил внимание на торф Петр I. В Петербурге его добыча началась лишь в 1789 году. В те времена торф наряду с углем и дровами был основным топливом в городах.

Среди современных направлений применения торфа в виде топлива составляет меньшую долю. Лишь некоторые страны продолжают использовать торф как топливо для электростанций (фрезерный торф) и для коммунально-бытовых целей (торфяные брикеты и куски). В больших объёмах торф применяется в сельском хозяйстве. Торф с малой степенью разложения, преимущественно моховой группы (сфагнум), обладает высокой газо-водопоглотительной способностью, антисептическими свойствами и применяется в качестве подстилки для животных и птиц, для обработки сточных вод и как адсорбент при загрязнении вод черным золотом. Малая теплопроводность и высокая звукопоглотительная способность обеспечивают торфу этой группы широкое применение в строительстве. Из торфа получают кокс для металлургии, активированный уголь.[7,16]

Тема данного диссертационного исследования является актуальна по нескольким критериям:

- безальтернативность использования торфа для восстановления плодородия почв и в качестве местного коммунально-бытового топлива;

- запасы и доступность торфяного сырья в большинстве районов мира;

- экспортный потенциал торфа и торфяной продукции;

- имеющийся спрос на разные виды торфяной продукции на внутреннем и внешнем рынках.

В качестве объекта исследования выступает мировой торфяной фонд, который либо находится в разработке, либо уже выработан. Предметом исследования является правильно разработанная система управления торфяными месторождениями.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка подходов к устойчивому управлению торфяными месторождениями.

Для достижения указанной цели необходимо выполнить следующие задачи:

· охарактеризовать запасы торфа в мире, России, Удмуртской Республике;

· изучить существующую классификацию видов торфа;

· проанализировать лесные торфоразработки в Удмуртской Республике;

· дать краткую характеристику основного удмуртского предприятия по переработке и добыче торфа - ОАО «Удмуртторф»;

· описать технологию по добыче торфа на примере одного из удмуртских торфяных месторождений;

· выявить методы по рекультивации земель, нарушенных после добыче торфа в России, Финляндии и Канаде;

· разработать предложения по восстановлению выработанных торфяников на основе выявленных методов;

· рассмотреть различные перспективные направления использования торфяного сырья;

· выделить наиболее распространенную в использовании торфяную продукцию.

Предполагаемая новизна диссертационного исследования заключается в разработке предложений рационального метода рекультивации нарушенных земель, после добычи торфа в Удмуртской Республике.

Глава 1. Качественная характеристика торфа

1.1 Запасы торфа в мире

Торф - органическая горная порода, образующаяся в результате отмирания и неполного распада болотных растений в условиях повышенного увлажнения при недостатке кислорода и содержания не более 50% минеральных компонентов на сухое вещество. [4]

По данным Международного торфяного общества (IPS, 2005) торфяные ресурсы в мире составляют более 400 млн. га, но из них только чуть более 305 млн. га находится в разработке в странах, добывающих торф. Торф на топливо и для сельского хозяйства добывают уже длительное время в 23 странах мира. [8]

Наибольшие запасы торфа сосредоточены в двух странах: России - 162 млн. га и Канаде - 111 млн. га. Наиболее крупными производителями торфяной продукции в мире сегодня являются Финляндия, Канада, Германия, Ирландия, Прибалтийские страны и Россия. За годы развития торфяной промышленности в разных странах мира сложились и развиваются несколько направлений использования торфа и торфяной продукции.

Торф относится к возобновляемым ресурсам. Ежегодно в мире образуется почти 3 млрд. м³ торфа, что примерно в 120 раз больше, чем используется. Объем добычи торфа за последние годы сократился примерно в два раза, что обусловлено почти исключительно одним фактором - многократным падением его добычи в России, так как торфяная отрасль стала не востребована и многие месторождения остаются не разведаны, что повлекло за собой рост пожаров на заброшенных и неизведанных торфяных полях. Что касается других стран, то добыча торфа в целом увеличилась на 10%.

Первоначально торф использовался исключительно в энергетических целях, как топливо. Это направление сохранилось и развивается до сих пор. Вторым и самым крупным направлением является использование торфа в сельском хозяйстве, садоводстве, тепличном хозяйстве. Третьим направлением является производство продукции переработки торфа и ее использование в различных отраслях. [6]

Россия обладает от 40 до 60% мировых запасов торфа и имеет будущее для решения проблем местной энергетики, повышения плодородия почв, экологических задач, экспорта торфа и торфяной продукции. Общие запасы торфа на территории Российской Федерации оцениваются в размере 162,7 млрд. тонн торфа 40%-ной влажности. Торфяная отрасль являлась одной из высокомеханизированных добычных отраслей, на ее долю приходилось почти 17% производимого торфа и торфяной продукции в мире. Россия до недавнего времени являлась самым крупным (по объему) потребителем топливного торфа.

Прогнозные ресурсы торфа России в количестве 128,7 млрд.тонн (95,5 млрд.тонн из них до 10 га) оценены на площади 25 821 торфяном месторождении, 8 975 из них до 10 га) и примерно 4 000 неизученных участков разведанных торфоместорождений, составляющих в границе промышленной глубины залежи 37,2 млн.га.

Почти половина прогнозных ресурсов торфа(48,3%) и более половины их площади (51,6%), согласно административному делению, относится к Уральскому федеральному округу в связи с отнесением к нему Тюменской области (25,13 млрд. тонн), Ханты-мансийского автономного округа (38,99 млрд.тонн) и Ямало-Ненецкого автономного округа (7,85 млрд.тонн). Этот федеральный округ занимает по запасам торфяных ресурсов первое место в России.

На втором месте находится Сибирский федеральный округ - 34,4 млрд. тонн или 21,8% прогнозных ресурсов России.

Общий баланс запаса торфа в РФ составляет 175,65 млрд. тонн на площади более 50 млн.га. По оценкам специалистов и проведенных исследований с использованием новейших топографических и специальных карт, материалов аэрофотосъёмки и космической съемки, достоверные запасы торфа в стране могут быть увеличены до 250 млрд.тонн, в основном за счет выявления новых торфяных месторождений в районах Восточной Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера. [26]

В первой половине 90-х годов Россия утратила место мирового лидера в добыче торфа и, в настоящее время, занимает четвертое место, уступая Финляндии, Ирландии, Канаде.

Наибольшие запасы торфа соответствуют требованиям для производства органических удобрений. Эти запасы, распространенные практически повсеместно, составляют 96% от общей величины разведанных торфяных ресурсов. Почти столь же велики запасы торфа, пригодные к использованию на топливо.

На территории Удмуртской Республики выявлено и учтено 619 месторождений торфа общим запасом 204,7 млн. тонн. Выделяются 4 основные зоны добычи торфа:

· Бассейн Чепцы (Водораздельная зона): Ярский, Глазовский, Балезинский, Кезкий, Каменский, Дебёсский, Красногорский, Игринский и Шарканский районы, крупнейшее месторождение -- Дзякино;

· Бассейн Кильмези (Прикильмезская низменность): Селтинский, Сюмсинский, Вавожский и Увинский районы, крупнейшие месторождения -- Нюрдор-Котья, Орловское, Чибьяшур;

· Прикамская низменность (Завьяловский, Воткинский, Сарапульский, Киясовский, Камбарский, Каракулинский районы) - Вожойское;

· Юго-Западная равнинная часть Удмуртской Республики, крупнейшее месторождение -- Карамбай-Пычасское. [18]

1.2 Классификация торфа

Классификация торфа - система типов, подтипов и видов (групп) торфа составленная на основе учета их общих признаков.[12]

По составу исходного растительного материала, условиям образования и физико-химическими свойствами различают три типа торфа:

· верховой тип торфа;

· низинный тип торфа;

· переходный тип торфа.

Верховой торф -- торф, образовавшийся из растительности олиготрофноготипа(сосна, пушица, сфагнум, вереск), в ботаническом составе которого не более 10 % остатков растительности евтрофного типа (рис. 1). В результате большого избытка атмосферных осадков эти растения и преобразились в верховой торф. Этот вид торфа непригоден для удобрения, так как имеет малое содержание зольных элементов - 2-4%, органических веществ - 99-95%, pH=2,8-3,6. Окраска изменяется с повышением степени разложения от светло-желтой до темно-коричневой. Используется как топливо или в качестве теплоизоляции. [4]

Рисунок 1. Верховой торф

Верховой торф с возвышенного или ровного рельефа менее богат питательными веществами (1% азота и 0,1% фосфора). Содержит 50--60 % углерода. Максимальная теплота сгорания 24 МДж/кг.

Основными торфообразователями залежей верхового типа являются верховые сфагновые мхи, отдельные виды зелёных мхов и травянистые растения. Комплексный верховой торф отлагается в грядово-мочажинном и грядово-озёрном комплексах фитоценозов, заселяющих кочки и бугры.

Низинный торф -- торф, образовавшийся из растительности евтрофного типа, в ботаническом составе которого не более 10% остатков растительности олиготрофного типа. (рис. 2)Зольность 6-18%. Цветовая гамма - от преобладающих серых цветов до землисто-серого оттенка. [4]

Рисунок 2. Низинный торф

Низинный торф характеризуется более низким уровнем кислотности: 5,5-6,7 рН и большим содержанием гуминовых кислот - 32%. В качестве удобрения наиболее ценный - низинный - тот, что образуется в оврагах, по берегам ручьев, на заросших прудах. Он содержит до 4% азота и 1% фосфора.

Низинные месторождения характерны для пологих заболачивающихся склонов. Большое распространение имеет заболачивание, обусловленное периодическим подтоплением аллювиальными водами. Торфяные месторождения, формирование которых связано с заболачиванием водоёмов, встречаются во всех элементах рельефа. Поднятие поверхности торфяных месторождений приводит к уменьшению их обводнённости, изменению мерзлотно-температурного режима, смене режима водного питания и, в конечном итоге, к смене растительной группировки и формированию залежей верхового типа.

Различия в торфах обусловлены происхождением болот, где залегает торф. Верховые болота образуются на ровной поверхности, нередко - на водоразделе. Эти болота получают только бедную питательными веществами атмосферную воду в виде дождей или снега. Из-за бедности питания растительность здесь скудная.

Низинные болота образуются в пониженных местах рельефа (по берегам ручьев и рек, по оврагам), куда стекает вода, и в местах выхода грунтовых вод. Стекая с возвышенных мест, верховые и грунтовые воды по пути растворяют питательные вещества и захватывают их. Относительное богатство воды этих болот питательными веществами создает хорошие условия для растительности.

В зависимости от происхождения торфов разными бывают их химические и агрономические свойства.

Переходный торф - торф, образовавшийся из растительности олиготрофного и эвтрофного типов, в ботаническом составе которого более 10% остатков растительности этих типов. Переувлажнение грунтовыми водами, бедными минеральными солями. Зольность 4-6%. [4]

Переходный торф занимает промежуточное положение между верховым и низинным. На переходных болотах растут сфагновые и зеленые мхи, осока, пушица, багульник и др.

Лучший торф -- низинный и переходный торф -- некислый (с нейтральной реакцией), имеющий степень разложения 30-40% и зольность 13-15%.

Каждый тип торфа по содержанию в нем древесных остатков подразделяется на три подтипа:

· торф лесного подтипа с высокой степенью разложения;

· торф топяного подтипа с минимальной степенью разложения;

· торф лесотопяного подтипа, занимающий промежуточное положение.

Каждый подтип делится на шесть групп:

· древесную группу (степень разложения 45-60%);

· древесно-травяную группу (степень разложения 40-60%);

· травяную группу (степень разложения 35-55%);

· древесно-моховую группу (степень разложения 35-45%);

· травяно-моховую группу (степень разложения 20-40%);

· моховую группу (степень разложения 5-25%).

Вид торфа отражает исходную растительную группировку и первичные условия образования торфа, а также характеризуется определенным сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений и характерных остатков.

В сельскохозяйственном производстве торф условно делят на две группы:

Легкий (или светлый) - торф верхнего слоя залежи со степенью разложения до 15%. Это молодой слаборазложившийся торф характеризует малый удельный вес - от 150 до 250 кг/м³, большая газо- и водопоглотительная способность, но меньшее содержание гуминовых и аминокислот, вследствие незаконченности процессов разложения;

Тяжелый (или темный)- торф нижних слоев, со степенью разложения более 15%. Это более «зрелый» торф, с удельным весом от 350 кг/м³, высоким содержанием гумуса, но меньшими чем у легкого газо- и водоудерживающими свойствами.

Торф и продукты переработки торфа в зависимости от способа добычи и назначения подразделяются на следующие квалификационные группы:

по способу добычи:

· торф фрезерный;

· торф кусковой;

по видам использования:

· торф топливный;

· торф для сельского хозяйства;

· брикеты и полубрикеты топливные;

· брикеты и полубрикеты питательные для с/х.

Наибольшее распространение имеет фрезерный способ производства. В теории и практике торфяного производства различают две принципиальные схемы разработки торфяных месторождений: сравнительно небольшими по толщине слоями с поверхности залежи и глубокими карьерами на всю глубину торфяного пласта.

Фрезерный торф - сыпучая смесь мелких частиц, различных по своим размерам. Фрезерный способ получил свое название от начальной исходной операции - фрезерования. Вращаясь вокруг собственной оси и заглубляясь в залежь, фрезы снимают небольшой по толщине слой, превращая его в крошку. Далее будет рассмотрена подробная технология добычи фрезерного торфа. [6]

1.3 Использование торфа

В настоящее время в мировом масштабе вклад торфа в производство и использование энергии незначителен, и составляет примерно одну тысячную от энергии, потребляемой в мире, но в отдельных странах на его долю приходится от 10 до 20% (Финляндия, Швеция, Ирландия).

В качестве местного коммунально-бытового топлива используется фрезерный торф, кусковой торф и топливные брикеты. Потребителями топливного торфа являются тепловые электростанции, котельные, коммунально-бытовые потребители печного топлива, торфобрикетные заводы, поселковые котельные торфопредприятий. [13]

История использования торфа в России насчитывает более 200 лет. Долгие годы фрезерный топливный торф использовался как топливо на тепловых станциях. На топливо и для сельского хозяйства ежегодно добывалось 160-180 млн. тонн торфа. Максимального уровня потребление торфа на электростанциях России достигло в 1965 году и составляло 27,9 млн. т., в течение последующих 30 лет снижалось. В настоящее время на торфе в России могут работать только 12 электростанций и ТЭЦ.

Рисунок 3. Торфяной брикет

Производство топливных брикетов - одно из первых направлений развития перерабатывающей торфяной промышленности. Торфяные брикеты (рис. 3) получают прессованием подсушенного фрезерного торфа на специальных брикетных прессах в заводских условиях. Это самое качественное торфяное топливо, которое используются на ГРЭС, котельных и населением.

Рисунок 4. Кусковой торф

Кусковой торф (рис. 4) - высококачественное коммунально-бытовое топливо, производится специальным комплексом машин в полевых условиях и не уступает по калорийности дровам, бурому углю, сланцам, низкосортному каменному углю. Кусковой торф как топливо используется на муниципальных котельных для снабжения теплом поселков, небольших городов, воинских частей, населения.

До 70% добытого в мире торфа продается для неэнергетических целей, главным образом, для сельского хозяйства и садоводства. Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам, низкой плотности, высокой пористости и биологической стерильности верховой торф нашел самое широкое применение в животноводстве, тепличном овощеводстве, цветоводстве и растениеводстве.

После переориентации торфяной промышленности на переработку торфа начало активно развиваться производство товаров народного потребления для населения. Производство такой продукции обеспечивало отрасли независимость от сезона и погодных условий. В последние годы из торфа выпускалось более 40 видов торфяной продукции для народного хозяйства, населения и на экспорт. Торф и торфяная продукция пользуются повышенным спросом на мировом рынке. Наибольшим спросом пользуется растительный торф, который поставляется странами - производителями торфа в любые регионы.

Последние годы верховой торф стал активно применяться в экологии и природоохранных технологиях. На верховых залежах торфа можно выращивать торфодерновые ковры для озеленения, зеленого строительства и борьбы с ветровой эрозией, закрепления откосов в дорожном строительстве. Из торфа получают торфяные фильтрующие элементы, сорбенты, обладающие нефтемаслоемкостью (не менее 5 кг/кг).

За годы изучения торфа были выявлены, проверены на практике многосторонние направления его использования, созданы технологии и оборудование для производства многих видов торфяной продукции. Научными исследованиями в области торфа в мире занимаются несколько научных центров и институтов, которые находятся в России, Беларуси, Финляндии, США, Канаде.

В мире существуют огромные запасы торфа, но за последние десятилетия его объемы добычи резко сократились. Это обусловлено тем, что многочисленные месторождения остаются не разведаны, разработка которых позволила бы решить ряд проблем, существующих на сегодняшний день, например, избежание пожаров на неизведанных торфяных полях;

Лучшим видом торфа для удобрения является низинный торф, так как этот вид имеет степень разложения 30-40% и зольность 13-15%.

Наибольшее распространение имеет фрезерный способ производства. В теории и практике торфяного производства различают две принципиальные схемы разработки торфяных месторождений: сравнительно небольшими по толщине слоями с поверхности залежи и глубокими карьерами на всю глубину торфяного пласта.

Производство топливных брикетов и кускового торфа - основные направления развития перерабатывающей торфяной промышленности.

Глава 2. Лесные торфоразработки на примере Удмуртской Республики

2.1 Краткий обзор торфяных месторождений и торфяных ресурсов в Удмуртской Республике

Торфяные месторождения Удмуртской Республики входят в состав минерально-сырьевой базы общераспространенных полезных ископаемых. На территории Удмуртской Республики насчитывается 870 месторождений и 337 проявлений общераспространенных полезных ископаемых, также существует перечень торфяных болот, внесенных в список достопримечательностей и памятников природы Удмуртской Республики. Список торфяных болот Удмуртии приводится в приложении 4.

Для планирования использования торфяных ресурсов и геологоразведочных работ на торф необходимы современные данные о торфяных месторождения, их размещении, изученности, использовании и условиях осушения.

По состоянию на 01.01.14 в Удмуртской Республике насчитывалось 779 торфяных месторождений, из которых исключено: [18]

· 101 полностью выработанное месторождение площадью 3430 га, запасом 51252 тыс. м³;

· 16 затопленных торфяных месторождений площадью 211 га, запасом 3357 тыс. м³;

· 11 торфяных месторождений, имеющих среднюю зольность более 50 % и отнесенных к органоминеральным отложениям, площадью 130 га, запасом 1395 тыс. м³;

· 24 торфяных месторождений при повторном исследовании перекрылись другими месторождениями;

· 2 торфяных месторождения, ставшие после повторного исследования площадью менее 1 га;

· 1 торфяное месторождение не обнаружено в натуре согласно акту исследования;

· 1 торфяное месторождение перешло во владения Республики Татарстан.

Таким образом, включено в основной список и сводки 619 торфяных месторождений.

2.1.1 Практическое районное исследование Удмуртской Республики

Территория Удмуртской Республики занимает восточную краевую часть европейской равнины и входит в состав Нечерноземной зоны Российской Федерации.

На севере и западе Удмуртская Республика граничит с Кировской областью, на востоке с Пермским краем, а на юге и юго-востоке - с Башкирской и Татарской Республиками.

Общая протяженность Удмуртии в направлении с севера на юг составляет 300 км, а с запада на восток около 170 км.

2.1.2 Общая характеристика торфяных ресурсов

Торфяные ресурсы Удмуртской Республики по состоянию на 01.01.14 составляют 619 месторождений, общей площадью в границах промышленной глубины торфяной залежи 54,2 тыс. га с запасами торфа 204,7 млн. т, при условной влажности 40 %. [18]

В силу естественноисторических условий наибольшее распространение на территории Удмуртии получили малые торфяные месторождения, имеющие площади в границах промышленной глубины торфяной залежи в пределах от 1 до 300 га. На территории Удмуртской Республики выявлено и учтено 571 месторождение общей площадью 27,8 тыс. га и запасами торфа 104,3 млн. т, т.е. почти 90% по количеству и 50% общих запасов торфа Удмуртии. При этом из указанного количества 485 месторождений имеют площади менее 100 га.

Около 13% всех запасов торфа сосредоточено на 5 торфяных месторождениях, имеющих площади свыше 1000 га, а из них наиболее крупным является торфяное месторождение Дзякино, имеющее площадь 2,8 тыс. га, расположенное в Ярском районе, в пойме реки Чепца. Другие месторождения, имеющие площади свыше 100 га (Нюрдор-Котья, Орловское, Чибьяншур-Егоровцы и другие) расположены, главным образом, в пойме реки Кильмези и ее притоков.

Малые торфяные месторождения имеют довольно широкое распространение по все территории республики, располагаясь, главным образом, по долинам рек Чепца, Кильмезь, Ува и по территории Прикамской низменности.

По своему расположению и условиям водно-минерального питания подавляющее большинство, как малых, так и крупных месторождений, имеют торфяные залежи преимущественно низинного типа. Торфяные залежи верхового и смешанного типов встречаются редко, главным образом, в виде отдельных небольших участков на более крупных торфяных месторождениях низинного и переходного типов. Так, например, небольшие участки с торфяной залежью верхового типа отмечены на торфяном месторождении Ахметы.

Преобладающими видами строения торфяных залежей низинного типа являются лесной и древесно-осоковый, часто с примесью остатков тростника.

Качество торфа по основным показателям полностью зависит от положения торфяных месторождений в рельефе местности и условий водно-минерального питания.

Зольность торфа почти повсеместно характеризуется повышенными показателями, достигающими местами 34-35% и выше.

Средние показатели зольности торфа для торфяных месторождений, в строении залежи которых преобладают древесные и древесно-осоковые виды, колеблются в пределах 20-23%.

Торфяные залежи, в строении которых преобладают тростниковый или осоковый торф, имеют показатели зольности 17-19%.

Торфяные залежи переходного и верхового типов имеют зольность в среднем 4,6-8,0%.

Изученность торфяных ресурсов Удмуртской Республики довольно высокая. Только за последние 10-15 лет в связи с развитием сельскохозяйственного торфодобывания на территории республики вновь разведано более 400 торфяных месторождений.

Наиболее высокие категории изученности запасов торфа относятся, в основном, к крупным месторождениям, которые в большинстве своем разрабатываются промышленными и сельскохозяйственными предприятиями.

Несмотря на общую относительно высокую степень изученности в составе торфяных ресурсов Удмуртии имеется еще большое количество торфяных месторождений, особенно малых, разведанных крайне слабо, часто учтенных по прогнозам.

2.1.3 Особенности строения и размещения торфяных залежей

Согласно принятому укрупненному торфяно-болотному районированию европейской части Российской Федерации вся территория Удмуртской Республики относится к Камско-Бакалдинской торфяно-болотной области.

В природном отношении эта область в большей части представляет собой холмистую равнину, расчлененную хорошо разработанными речными долинами, местами заболоченными и заторфованными.

В свою очередь территория Удмуртской Республики, расположенная в юго-восточной части Камско-Бакалдинской торфяно-болотной области, занимает в основном самую восточную часть Восточно-Европейской равнины и западную часть повышенной полосы Приуралья.

Поверхность территории Удмуртии довольно сильно расчленена притоками рек Вятки и Камы (Кильмезь, Чепца и другие), имеющими заболоченные и в большей части заторфованные долины.

Вследствие некоторой разности в природных условиях и характере рельефа местности заторфованность отдельных районов республики довольно неравномерная.

По основным геоморфологическим особенностям, степени заторфованности и условиям размещения торфяных месторождений на территории республики выделяются и далее рассматриваются следующие основные торфяно-болотные зоны:

1. Водораздельная зона (бассейн реки Чепцы);

2. Прикильмезская низменность (бассейн реки Кильмези);

3. Прикамская низина;

4. Юго-Западная равнина.

Границы выделенных зон и распределение по ним запасов торфа приводятся на схеме в приложении 1.

Краткая характеристика торфяных ресурсов, с отражением основных показателей качества торфа, условий размещения торфяных месторождений и строения торфяных залежей по каждой выделенной зоне приводится в приложении 2.

Зона I - водораздельная зона занимает всю северо-восточную территорию республики и является наиболее возвышенной ее частью.

Высоты поверхности здесь колеблются в пределах 200-300 м, а местами достигают 330 м, например в Кезском районе, возле селения Кулига, где берет свое начало река Кама.

Вся поверхность зоны сильно изрезана многочисленными реками, являющимися притоками реки Чепцы. Река Чепца вместе со своими притоками образует обширную низменность, разделяющую всю территорию зоны на две почти равные по площади части: северную и южную.

Глубоко врезанные долины реки Чепцы и ее притоков на всем своем протяжении сильно заболочены и заторфованы. При средней заторфованности всей территории Удмуртии, равной 2,2%, заторфованность этого геоморфологического района местами достигает 4-5% (Ярский, Игринский районы).

Всего на территории этой зоны выявлено и разведано 254 торфяных месторождения общей площадью 23,4 тыс. га с запасами торфа 84,3 млн. т, или 41,1% от всех запасов торфа по республике.

Наиболее сильно заторфованы Ярский и Игринский районы, где степень заторфованности достигает 4-5%.

Основной особенностью этой зоны является значительная концентрация торфяных месторождений по долинам реки Чепцы и ее притоков. Торфяные месторождения в большинстве своем имеют вытянутую форму, торфяную залежь низинного, реже переходного типов, повышенную зольность и высокую степень разложения.

Только некоторые месторождения, расположенные на повышенных водораздельных участках и по склонам холмов, имеют незначительные участки торфяной залежи верхового и смешанного типов с невысокой зольностью и малой степенью разложения торфа.

Зона II - Прикильмезская низменность занимает западную часть территории республики и представляет собой равнину, имеющую сравнительно пологий уклон с северо-востока на юго-запад. Основную часть территории низменности занимает долина реки Кильмезь и ее притоков - рек Вала, Нылга, Ува и других.

Рельеф поверхности в пределах самой низменности слабоволнистый, с небольшими холмами и пологими склонами местных водоразделов. Наиболее высокие точки холмов и водоразделов имеют отметки в пределах 200-220 м.

Территория низменности является наименее дренированной частью всей территории республики с сильно заболоченной и заторфованной поверхностью.

На территории этой зоны выявлено и разведано 143 торфяных месторождения общей площадью 16,5 тыс.га с запасами торфа 61,6 млн.т, что составляет 30,1% всех запасов торфа по республике.

В большинстве своем торфяные месторождения расположены по долине реки Кильмезь и ее притокам.

В основном вся территория низменности представляет собой древнюю впадину, служившую ложем стока ледниковых вод, оставивших после себя мощные слои песчаных отложений с прослойками известняков и гипса, дающие жесткие, богатые известью грунтовые воды.

В этих условиях торфяные месторождения, питающиеся этими водами, в большинстве своем имеют торфяные залежи преимущественно низинного типа, часто с повышенной зольностью торфа и минеральными прослойками в залежи.

Торфяные месторождения с залежью верхового или переходного типов встречаются лишь в виде небольших участков среди торфяных месторождений низинного типа, расположенных на местных водоразделах, покрытых моренными и песчаными отложениями.

В зону входят всего четыре административных района (Селтинский, Сюмсинский, Увинский, Вавожский). По сравнению с соседней зоной она занимает площадь в 2,5 paзa меньше, а на ее территории сосредоточено почти 30% всех запасов торфа республики. При этом если на 100 га общей площади соседней зоны приходится 4,5 тысяч т. запасов торфа, то на каждые 100 га площади рассматриваемой зоны приходится более 8,0 тысяч т. Средняя площадь торфяных месторождений составляет почти 120 га.

Имеющиеся в зоне торфяные месторождения довольно интенсивно разрабатываются промышленными предприятиями на топливо и сельскохозяйственными организациями на удобрение. В общей сложности добыча торфа по зоне составляет более 350 тысяч т. в год. Из них большая часть используется на удобрение.

Зона III - Прикамская низменность занимает юго-восточную часть территории республики вдоль правого берега реки Камы, включая ее долину и притеррасную часть. В состав этой зоны входят Завьяловский, Воткинский, Сарапульский, Киясовский, Камбарский, Каракулинский районы и территория г. Ижевск.

Рельеф поверхности в основном равнинный и широко-волнистый, который характеризуется наличием невысоких холмов, образующих в Прикамской части Сарапульскую возвышенность, с высотами на отдельных участках 200-250 м.

Выявленные и разведанные торфяные месторождения размещаются в пониженных местах рельефа, по пойме реки Камы и ее правых притоков (Сива, Вятка) и реже на широких песчаных террасах реки Камы.

Степень заторфованности территории зоны невысокая 1,0-1,5% и только в Воткинском и Сарапульском районах степень заторфованности повышается до 2%.

Всего на территории зоны выявлено и разведано 130 торфяных месторождений общей площадью 7,0 тыс. га с запасами торфа 24,3 млн. т. В большинстве своем это малые месторождения, средняя площадь которых составляет 60 га, но среди них имеются торфяные месторождения, общая площадь которых достигает 200-1000 га.

Более 80 % всех запасов торфа по этой зоне сосредоточены на двух торфяных месторождениях: Кемульское, имеющее площадь 873 га, Дулесовское, площадь которого 845га.

Характерными особенностями торфяных месторождений этой зоны являются: повышенная зольность, высокая степень разложения торфа и залесенность поверхности большинства торфяных месторождений.

Зона IV - Юго-западная равнина занимает сравнительно небольшую территорию в юго-западной части республики. Отличается равнинностью рельефа и переменным характером увлажнения. Здесь сток и испарение приблизительно равняются количеству выпадающих за год осадков. Эти особенности и определили основные условия образования торфа в этой зоне.

Всего по районам этой зоны выявлено и разведано 92 торфяных месторождения общей площадью 7,3 тыс. га с запасами торфа 34,5 млн.т.

Наиболее крупными месторождениями в этой зоне можно считать: Старые Ятчи, имеющее площадь около 0,5 тыс. га, Гущино - 0,3 тыс. га, Карамбай-Пычасское - 0,6 тыс.га, Чувашайское - 0,3 тыс.га.

Большинство месторождений в этой зоне отличаются повышенной зольностью торфа и малой глубиной залежи, часто менее 1,3 м.

Несмотря на крайне ограниченные ресурсы торфа, на территории этой зоны проводится интенсивная добыча торфа на удобрение. С этой целью разрабатывается более 30 торфяных месторождений, на базе которых ежегодно добывается около 600 тыс. т торфа на удобрение. Наибольшее количество такого торфа добывается в Можгинском, Малопургинском, Кизнерском районах.

2.1.4 История развития использования торфа в Удмуртии

Свое развитие использование торфа в республике получило, главным образом, в годы Великой Отечественной войны.

В довоенные годы добыча торфа на топливо производилась по ряду небольших торфяных месторождений для нужд местной промышленности, главным образом, в менее облесенных районах: Камбарском, Каракулинском и Сарапульском. Масштабы добычи торфа достигали 400-500 тыс. т в год и распределялись по 20-30 торфопредприятиям мощностью 5-30 тыс. т каждое. Добыча торфа на удобрение производилась в большинстве случаев совместно с добычей топливного торфа. Общие масштабы добычи такого торфа были также незначительны и определялись лишь десятками тысяч тонн.

В годы Великой Отечественной войны резко возросла добыча и использование торфа на топливо и удобрение. Целый ряд мощных заводов, работавших на оборону страны, полностью обеспечивался торфяным топливом, получаемым на вновь организованных и расширенных торфопредприятиях: Дзякино, Нюрдор-Котья, Вишур, Сива и некоторых других, расположенных преимущественно в Увинском, Воткинском и Вавожском районах. [16]

Одновременно более заметно стала расширяться добыча торфа на удобрение для нужд сельского хозяйства.

В настоящее время торфяные ресурсы республики довольно интенсивно используются как промышленностью для получения торфяного топлива, так и сельским хозяйством для получения торфяных удобрений.

Промышленная добыча торфа на территории республики в настоящее время производится 6 торфяными предприятиями, входящими в Открытое Акционерное Общество «Удмуртторф»: Дзякино, Нюрдор-Котья, Орловское, Можгинское, Сокол, Поломское.

2.2 Деятельность ОАО «Удмуртторф

2.2.1 Краткая характеристика ОАО «Удмуртторф»

ОАО «Удмуртторф» - многоотраслевая организация, одно из крупнейших предприятий Удмуртии. [22]

ОАО «Удмуртторф» осуществляет деятельность по следующим направлениям:

- Разработка торфяных месторождений, добыча торфа. Торф поставляется сельхозпредприятиям, тепличным хозяйствам, животноводческим комплексам, а также в медицинские учреждения (лечебные грязи);

- Переработка торфа, выпуск потребительских товаров на основе торфа (грунты и удобрения);

- Оптовая торговля хозяйственными товарами;

- Деревообработка (изготовление вагонки, мебельных щитов, оконного бруса, дверных и оконных блоков и др.).

- Производство вермикулита;

- Производство деталей машиностроения (детали и узлы мотоциклов, автомобилей, нефтяного оборудования);

- Производство резинотехнических изделий;

Удмуртский торф - экологически чистое органическое вещество с уникальными плодородными свойствами.

В удмуртском торфе низинного типа содержится до 40% гуминовых кислот, которые являются основой плодородия. Данные вещества предохраняют почву от засыхания и переувлажнения, защищают растения от бактериальных заболеваний, таких как корневые гнили, мучнистая роса и многих других. Средняя или повышенная степень разложения, нормальная зольность и уровень кислотности, близкий к нейтральному - все эти показатели обеспечивают агрономическую ценность удмуртского низинного торфа.

Добываемый ОАО «Удмуртторф» лечебный торф относится к пресноводным среднезольным бессульфидным торфяным грязям. (см. приложение 5)

Бальнеологическая ценность лечебного торфа определяется высоким содержанием органических веществ, прежде всего гуминовых кислот, фульвокислот и битумов, относящихся к терапевтически активным компонентам, а также высокими тепловыми (теплоемкостью и теплоудерживающей способностью) и вязко-пластичными свойствами.

2.2.2 Характеристика торфопредприятия «Сокол», филиала ОАО «Удмуртторф», на примере месторождения «Вожойское»

Торфопредпрятие «Сокол» входит в состав 6 торфопредприятий Открытого Акционерного Общества «Удмуртторф».

Ранее в торфопредприятие «Сокол» входили 3 торфяных массива: «Большое», «Южное» и «Вожойское».

На сегодняшний день предприятие производит разработку лишь одного торфяного месторождения - «Вожойское», так как массивы «Большое» и «Южное» были выработаны и сданы во владения леспромхоза на восстановление.

Землепользователем данного месторождения является сельское хозяйство. Площадь торфяного месторождения «Вожойское» составляет 417,0 тыс. км². Мощность торфяного пласта максимальная равна 3,00 м, средняя - 1,01 м. Запас торфа составляет 111,1 тыс. т. Преобладает низинный тип залегания торфяного пласта, средняя степень разложения торфа - 50%, средняя зольность - 31,8%, рН = 6,0, беспнистая поверхность. [18].

Торфодобыча на месторождении производится с 1989 года. На ранних стадиях разработки месторождения выполнен комплекс работ по осушению залежи торфа.

2.2.3. Физико-географические особенности месторождения

Торфяное месторождение «Вожойское» (рис. 5) филиала «Сокол» ОАО «Удмуртторф» расположено в 1 км северо-западнее деревни Русский Вожой Завьяловского района Удмуртской Республики и в 9,0 км южнее поселка Сокол на территории Вожойского лесничества в пойме реки Вожойка. (см. приложение 3) Месторождение находится на северо-востоке Удмуртской Республики, представляет собой небольшую возвышенность.

Основные физико-географические показателирасположения торфяного месторождения «Вожойское» [11]

1. Климат

В целом территория месторождения «Вожойское» относится к умеренно-континентальному типу климата, с довольно жарким летом и суровой зимой. Средняя годовая температура равна -2 ⁰С. Средний месячный минимум самого холодного месяца (февраль): -32,4 ⁰С, средний месячный максимум (июль): +34,2 ⁰С.

Среднее годовое количество осадков равно 520,5 мм. Максимальное количество осадков приходится на октябрь.

Преобладающее направление ветров южное и юго-западное.

2. Рельеф

Рельеф данной территории представляет собой холмистую, возвышенную местность, с общим уклоном к западу и юго-западу, также отмечено довольно сильные овражные сети, что позволяет хорошо дренировать водораздельные районы все Удмуртии.

3. Почвы

Наибольшее распространение имеют подзолистые, разной степени оподзоленности почвы. В основном все почвы поселка Сокол требуют значительного количества органических удобрений, в качестве которых могут быть торфяные залежи месторождения «Вожойское».

4. Растительность

Значительная часть территории покрыта лесами. Леса здесь занимают около 40% территории. Данная часть Удмуртской Республики относится к подзоне хвойно-широколиственных лесов, где преобладающими породами являются липы, клен реже дуб.

Основная часть территории занята сельским хозяйством, зерновым хозяйством и животноводством.

2.2.4 Технология добычи торфа на месторождении

Подготовка поверхности торфяных полей [1, 9]

1. Осушение торфяных месторождений и земляные работы

Задачами осушения торфяных полей являются быстрый отвод поверхностных паводковых вод, понижение уровня грунтовых вод, снижение влажности, уплотнение поверхности и увеличения несущей способности залежи, создание необходимых условий для работы торфодобывающих машин и сушки торфа. В процессе осушения происходит осадка и уплотнение верхних слоев залежи, в результате чего ее плотность и несущая способность увеличиваются.

Осушение полей добычи фрезерного торфа производится открытыми осушительными картовыми каналами, располагаемыми через 20 м на верховой и через 40 м на низинной залежи. Картовые каналы принимают воду из торфяной залежи через откосы и дно. Поверхностный сток с полей наблюдается в периоды весенних и летних паводков и в начальный период работы каналов. Картовые каналы отдают воду водосборным (валовым) каналам, располагаемых поперек картовых, через 500 м.

Площадь поля, заключенная между соседними картовыми и валовыми каналами, называется картой, а полоса, ограниченная валовыми каналами на всю их длину - полем.

2. Подготовка поверхности торфяных полей

Подготовка поверхности полей производится после их осушения и включает удаление древесно-кустарниковой растительности, корчевку (или дробление) пней из верхнего слоя залежи, уничтожение травяного и мохового покрова, профилирование поверхности карт. Состав и объем работ по подготовке поверхности определяются типом поверхности торфяного месторождения.

Типом поверхности торфяных месторождений называется сочетание видового состава растительности, особенностей микрорельефа, степени обводненности, мощности очистного слоя и содержания пней в верхнем слое залежи. В соответствии с условиями подготовки выделено двадцать типов поверхностей торфяных месторождений, которые разбиты в зависимости от облесненности на две группы. К первой группе относятся облесненные поверхности (8 типов), а ко второй - практически безлесные (12 типов). Каждой из этих групп рекомендуется особая схема (комплекс операций) подготовки поверхности полей ля добычи фрезерного торфа.

3. Разделка, погрузка и вывозка древесины

Разделка сведенного леса производится путем очистки стволов от сучьев, отделения вершин и разрезание на заданные сортаменты. Разделка производится вручную, так как лес, произрастающий на торфяных месторождениях, обычно низкорослый, с искривленными стволами небольшого диаметра, используется на местные нужды. Сучья и вершины собирают в кучи и сжигают.

Вывозка древесины производится на гусеничных самосвальных прицепах на суходолы.

4. Прокладка осушительной сети

Выкапываются вдоль всей поверхности карты канавки на расстоянии друг от друга 1,8 м через каждые 40 м, прорывается общий валовый канал вокруг всей площади карты, также прокапывается основная канавка по оси карты (рис.5)

Рисунок 5. Схема прокладки осушительной сети

5. Глубокое перемешивание

Вся площадь карты переворачивается специальными лопатками, прикрепленными к машине на глубину 400 мм, т.е. происходит так называемое перемешивание верхних слоев торфяной залежи. После этого катком поверхность утрамбовывается.

6. Профилирование поверхности карт

Для выравнивания осушения по всей ширине карт и создания лучших условий для сушки торфа их поверхности придается выпуклая форма путем срезки залежи с краев и перемещения ее на среднюю часть карты. В результате этого поверхность карты приближается к форме депрессионной кривой (это выпуклая форма карты из-за понижения уровня грунтовых вод после осушения) и одинаково отстоит от уровня грунтовых вод по всей ширине карты.

Высокая эффективность профилирования объясняется изменением капиллярной структуры залежи, разрушаемой при срезке и перемещении профилировщиком.

На этой стадии подготовки торфяного поля залежь готова к эксплуатации.

Технологический процесс добычи фрезерного торфа [2, 10]

1. Фрезерование

Фрезерованием торфяной залежи отделение и разрыхление ее верхнего тонкого слоя в мелкую крошку и пыль. Фрезерованный слой остается на поверхности поля, но теряет непосредственную капиллярную связь с подстилающим грунтом, оказываясь изолированным от него тонкой воздушной прослойкой. В результате фрезерования создаются благоприятные условия сушки слоя крошки без притока в нее грунтовой влаги, соответствующие сушке на искусственном водонепроницаемом подстиле. Фрезерование торфяной залежи при добыче торфа производится фрезерами на глубину 8-16 мм штифными или ленточными фрезбарабанами.

2. Сушка (ворошение)

Ворошением называется переворачивание и перемешивание слоя фрезерной крошки для ускорения сушки. Ворошение производится только в часы сушки и заканчивается за 2 часа до окончания сушки для уменьшения ночного увлажнения торфа. Оно производится ворошилками 3 раза каждые 2 часа для удержания в торфе 40% влажности.

3. Валкование

Валкование является подготовительной операцией к механической уборке торфа бункерными и перевалочными машинами. Оно повышает производительность машин за счет сгребания торфа с полосы валкователем в валок шириной в 400 мм, что в 4-5 раз меньше ширины скрепера уборочной машины. Валкование производится не ранее достижения торфом уборочной влажности 45%.

4. Уборка торфа бункерными машинами

После уборки торфа с подштабельных полос убираются валки с карт. Машины работают по кольцевой схеме (рис. 6). Штабели располагаются по концам средних карт в 8 м от бровок валовых канавок и в 2 м от оси картовых. Общая ширина подштабельной полосы составляет 40-50 м и складывается из половины ширины валового канала, разрыва в 8 м, ширины штабеля, полосы в 4 м для возможных навалов и полосы для проезда машин (ворошилок) шириной 10 м.

Рисунок 6. Схема движения спецмашины

5. Штабелировка

При уборке фрезерного торфа бункерными машинами выгрузка его производится в навалы на откосы штабелей. Торф в навалах сильно намокает при осадках и занимает проезжую часть подштабельных полос, мешая движению ворошилок и валкователей. Для придания навалам правильной формы и освобождения проезжей части подштабельных полос производится их оправка - штабелировка.

Штабели обычно имеют треугольную форму, но при особенно больших сезонных сборах торфа могут быть и трапециевидными. Штабелировка производится штабелировочными машинами.

В целом цикл уборки торфа с поля длится непрерывно в течение двух дней. Засезон летнего времени года разрешено проводить 23 цикла снятия торфяного слоя. [5]

Торфяные ресурсы Удмуртской Республики по состоянию на 01.01.14 составляют 619 месторождений, общей площадью в границах промышленной глубины торфяной залежи 54,2 тыс. га с запасами торфа 204,7 млн. т, при условной влажности 40%.

Преобладающими видами строения торфяных залежей низинного типа являются лесной и древесно-осоковый, часто с примесью остатков тростника.

Изученность торфяных ресурсов Удмуртской Республики довольно высокая. Только за последние 10-15 лет в связи с развитием сельскохозяйственного торфодобывания на территории республики вновь разведано более 400 торфяных месторождений.

Наиболее распространенный вид добычи торфа - фрезерный.

Добываемый торф на территории Удмуртской Республики может использоваться как удобрение и местное топливо, а также применяться в виде лечебных грязей так как пробы торфа, в частности с месторождения «Вожойское», по основным классификационным признакам соответствуют пресноводным среднезольным бессульфидным торфяным лечебным грязям.

Глава 3. Рекультивация выработанных торфяных полей

3.1 Общие требования к рекультивации земель, нарушенных при добыче торфа

При рекультивации выработанных торфяников в соответствии с ГОСТ 17.5.3.04-83 «Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель» должны выполняться следующие требования: [3]

· проведение рекультивации выработанных торфяников сразу после окончания эксплуатации залежей;

· планировка и очистка площадей от пней и древесины; срезка бровки у каналов на площадях, выработанных фрезерным способом;

· обеспечение сохранности в исправном состоянии осушительной и водоотводящей сети, гидротехнических сооружений, используемых в период добычи торфа;

· освоение торфяников, выработанных фрезерным способом, преимущественно под сельскохозяйственные угодья;

· создание на выработанных торфяниках, непригодных для сельскохозяйственного использования, лесных насаждений, водоемов различного назначения и охотничьих хозяйств;

· проведение противопожарных мероприятий.

3.2 Рекультивация и ремонт выработанных торфяников в России

Рекультивацией полей называется восстановление выработанных площадей после добычи торфа и подготовка их для сельскохозяйственного использования. Основной задачей рекультивации полей является повышение их плодородия. [15, 23]

После выработки торфяной залежи фрезерным способом для сельскохозяйственного использования оставляется защитный слой торфа толщиной около 0,5 м. В середине карт этот слой обычно меньше, а по концам на подштабельных полосах значительно больше, не менее 1-1,5 м. Осушительная сеть на выработанных площадях имеет недостаточную глубину, а норма осушения не превышает 0,4 м.

При рекультивации выработанных фрезерных полей производится планировка оставшегося слоя залежи, среза ее с подштабельных полос и разравнивание ровным слоем по всей площади. Затем сооружается новая осушительная сеть с нормой осушения полей перед посевом 0,5-0,6 м, а в вегетативный период 0,7-1 м. Наиболее целесообразной, в этом случае, является закрытая осушительная сеть в виде гончарного или пластмассового дренажа с двойным регулированием влаги, т.е. с кратковременным подтоплением осушительной сети в засушливые периоды за счет использования запасов воды, находящихся в противопожарной системе торфяных полей. Одновременно строится сеть мостов, и прокладываются дороги.