Лесозаготовка: воздействие на окружающую природную среду отходов древесины

От объема работ, которые выполняет мастерский участок, зависят их технический уровень и экологическая эффективность.

Лесосеки (делянки) для удобства и улучшения организации работ, рационального размещения рабочих и техники, уменьшения повреждения почвы оставляемых на корню деревьев и др. разделяются на пасеки. Ширина пасек устанавливается в зависимости от высоты древостоя, способа разработки лесосеки, способа валки и трелевки леса, применяемой системы машин, лесохозяйственных требований. При тракторной трелевке пасеки имеют прямоугольную форму, при канатной -- в виде секторов (треугольников), вершины которых находятся у трелевочной мачты.

Для удобства валки и трелевки деревьев (хлыстов) пасеки могут быть разделены на ленты, которые разрабатываются при однократном проходе валочной, валочно-трелевочной, валочно-пакетирующей или валочно-раскряжевочной машиной, а также при валке леса бензиномоторными пилами. При валке леса машинами роль пасек могут выполнять ленты. Количество лент на пасеке зависит от принятой схемы разработки лесосек.

От выбранной технологической схемы разработки лесосек зависит состав и объем работ по их технологической подготовке. На практике применяются несколько технологических схем.

Схема 1. Валку леса проводят бензиномоторными пилами. Деревья трелюют трелевочными тракторами на лесопогрузочный пункт и грузят их на лесотранспортные средства.

Схема 2. Отличается от первой тем, что деревья очищают от сучьев на трелевочных волоках. Хлысты трелюют на лесопогрузочные пункты, где их грузят на лесотранспортные средства.

Схема 3. В отличие от схемы 1 и 2 очистку деревьев от сучьев производят на лесопогрузочном пункте при помощи топоров, бензиномоторных сучкорезок или сучкорезных машин.

Схемы 4 и 5 отличаются тем, что работы на лесосеке выполняются при помощи многооперационных лесозаготовительных машин. Валочно-трелевочными машинами производится валка и трелевка деревьев на лесопогрузочный пункт. При использовании валочно-пакетирующих машин последние работают на лесосеке в сочетании с трелевочными тракторами, оборудованными гидроманипуляторами или клещевыми захватами. Погрузка деревьев на погрузочном пункте производится челюстными лесопогрузчиками.

Схема 6. Особенностью схемы является то, что вывозка деревьев осуществляется без организации лесопогрузочных пунктов. Деревья вывозят на лесосеки непосредственно, на нижний склад колесными трелевочно-транспортными тракторами.

Схема 7. Отличается от схем 2 и 3 тем, что хлысты на верхнем складе раскряжевывают на специальной эстакаде бензиномоторными пилами на круглые лесоматериалы, которые сортируют и укладывают в отдельные штабеля. Из штабелей сортименты грузят на лесотранспортные средства.

Схема 8. Отличается от всех ранее рассмотренных технологических схем тем, что очистка деревьев от сучьев и раскряжевка хлыстов на сортименты производят на лесосеке. На погрузочном пункте подтрелеванные сортименты в отдельных случаях сортируют по соответствующим штабелям.

Из рассмотренных технологических схем наибольшее применение имеет схема 1, по которой трелюют и вывозят деревья, а также схемы 2-3, по которым вывозят хлысты.

Всё более широкое распространение получают схемы 4-5, в которых на лесосеке используются многооперационные лесозаготовительные машины. Весь комплекс работ на лесосеке механизирован. По схеме 6 осуществляется прямая вывозка хлыстов и деревьев на нижний склад непосредственно от места их заготовки на лесосеке. На прямой вывозке используются колесные тракторы иногда в сочетании с гусеничными, которые в этом случае трелюют лес обычно к магистральным волокам.

Таблица 2.

Технологическая схема 2 находит широкое применение на сырых, заболоченных грунтах, когда сучья, очищенные с деревьев, используются для укрепления трелевочных волоков.

Технологическая схема 7 применяется сравнительно редко - главным образом на тех лесозаготовительных предприятиях, где вывозка древесины производится по автомобильным дорогам общего пользования.

Технологическая схема 8 применяется весьма редко в горных условиях при транспортировке древесины канатными трелевочными установками. При всех описанных технологических схемах на лесопогрузочных пунктах и верхнем складе могут выполнятся работы по созданию запасов деревьев, хлыстов и сортиментов. От применения схемы технологического процесса зависит состав и трудоемкость лесосечных работ. Кроме того, трудоемкость зависит от среднего объема хлыста, запаса древесины на лесосеке, а также от сезона, почвенно-грунтовых условий, рельефа местности и некоторых других факторов. В свою очередь этими факторами также в значительной степени определяется выбор оборудования и технологии работ.

Производственный и технологический процессы лесозаготовительного предприятия. Под производственным процессом понимается создание продукта людьми, связанными определенными производственными отношениями. Производственный процесс предполагает наличие трех элементов: труда (целесообразной деятельности человека), предмета труда (дерево) и средств труда (орудий производства -- машин, станков, инструментов).

Производственный процесс лесозаготовительного предприятия подразделяется на три основные фазы: лесосечные работы, транспорт леса и работы на лесопромышленном складе.

Производственный процесс состоит из технологического, процессов материального и технического обслуживания.

Технологический процесс состоит из основных, подготовительных и вспомогательных работ.

Первая фаза технологического процесса предприятия заключается в рациональном освоении лесосечного фонда, заготовке древесины, получении древесной продукции.

Состав операции, последовательность выполнения, трудоемкость зависят от общего технологического процесса предприятия. По виду вывозимой продукции различаются четыре технологии лесосечных работ: деревьями, хлыстами, сортиментами, щепой.

При вывозке деревьями выполняются четыре операции: валка, формирование пачки, трелевка и погрузка на лесовозный транспорт. Схема наиболее проста; вместе с тем, имеются определенные сложности, связанные с транспортировкой деревьев, использованием кроны и др. Такая схема может быть эффективной при наличии промежуточных площадок, примыкающих к веткам лесовозных дорог. В этом случае трелевка производится в два этапа, что позволяет уменьшать сеть лесовозных усов, организовывать переработку малоценной малокачественной древесины и кроны.

Хлыстовая технология является в настоящее время основной и наиболее применяемой. Она позволяет наиболее рационально использовать древесину, вводить для обработки сырья оборудование, исключающее ручной труд, организовывать на лесных складах переработку древесины.

При вывозке хлыстов могут быть применены два варианта, отличающиеся местом выполнения обрезки сучьев, после валки (у пня) или после трелевки -- на верхнем складе.

При сортиментной технологии может быть три варианта технологических процессов:

валка, обрезка сучьев, раскряжевка -- выполняются на пасеке;

обрабатывающие операции -- выполняются на погрузочной площадке (верхнем складе);

валка -- на лесосеке, обрезка сучьев, раскряжевка -- на погрузочной площадке.

Сортиментная технология преимущественное развитие получила в хорошо освоенных районах с развитой сетью дорог общего пользования. Это дает возможность поставлять заготовленные в условиях лесосеки сортименты непосредственно во двор потребителя. Такая технология эффективна в основном при небольших объемах заготовки и сроках аренды лесного фонда. Она также эффективна при проведении несплошных рубок как главного, так и промежуточного пользования, санитарно-гигиенических рубок, освоения лесов первой группы.

Разработка пасек без сохранения подроста, но с трелевкой также за вершины, мало отличается от метода узких пасек. Пасека может иметь в этом случае ширину 35... 45 м, деревья валят под углом 45... 60° к волоку. Поскольку сразу всю полупасеку за один заезд взять трудно (усложняется обрубка сучьев и чокеровка), то ее делят на ленты шириной 8... 10 м. Разрабатывают ленты последовательно: сначала поочередно ленты у волока, затем, когда хлысты стрелеваны, разрабатывают дальние от волока ленты.

Обрубка (или обрезка) сучьев может начинаться только после того, как вальщик удалится от места обрубки на 50 м -- либо по той же пасеке, либо с переходом на другую. В любом случае обрубщики сучьев не могут заходить в опасную зону. Трелевка производится после обрубки сучьев, при этом чокеровать и трелевать можно только те хлысты, концы которых находятся не ближе 10 м от обрубщиков сучьев. Понятно, что трелевка также должна производиться за пределами опасной пятидесятиметровой зоны валки.

При разработке пасек без сохранения подроста возможен сход трактора с волока. Следует заметить, что в ряде случаев сход трактора с волока является полезным для возобновления, так как поранения почвы гусеницами -- это простейший вид ее минерализации, обеспечивающий доступ семян в почву.

Разработка пасек лентами, параллельными волоку, применяется при трелевке за комли. С полос шириной 6…8 м валят деревья кронами на волок, а с последующих полос -- кронами на вырубку. Деревья валят под углом 45...60° к волоку. Пачка набирается трактором на ленте, затем, после формирования пачки, трактор выходит на волок.

Волоки, кроме первого, при этом методе заранее не разрубаются. Ленты разрабатываются последовательно с постепенным удалением от волока, каждая последующая лента отрезается от стенки леса. После того как стенка леса удалится от волока на 50...60 м, трактор накатывает следующий волок. Этот метод применим при неглубоком снеге зимой и на хороших грунтах летом.

Разработка пасек лентами под углом к волоку также применяется при трелевке за комли. Волоки в этом случае разрубают заранее. Разрубку волока начинают с дальнего его конца, первые деревья валят в свободные промежутки между стоящими деревьями. Затем ведется разработка полупасек лентами шириной 8...10 м, которые примыкают к волоку под углом 45...60°. Разработку начинают с дальнего конца полупасек.

1- МАХ. ВОЗДЕЙСТВИЕ (ПЛОХО)

5- МИН. ВОЗДЕЙСТВИЕ (ХОРОШО)

Экологическая безопасность - 0,25 (25%)

Технологическая безопасность - 0,5 (50%)

Экономическая безопасность - 0,25 (25%)

Схема 1: 4*0,25+4*0,5+5*0,25=4,25

Схема 2: 3*0,25+4*0,5+4*0,25=3,75

Схема 3: 6*0,25+2*0,5+6*0,25=4

Схема 4: 7*0,25+10*0,5+8*0,25=8,75

Схема 5: 7*0,25+8*0,5+8*0,25=7,75

Схема 6: 4*0,25+7*0,5+7*0,25=6,25

Схема 7: 3*0,25+7*0,5+7*0,25=6

Схема 8: 4*0,25+5*0,5+7*0,25=5,25

Вывод: Следовательно Схема 4 является наиболее эффективной.

Раздел 4. Описание выбранного способа или технологии

Технология разработки лесосек машинами ЛП-19.

(Технологическая схема № 4)

Разработка лесосеки начинается с разрубки полосы шириной 30...50 м вдоль уса. Полоса разрубается ходами валочно-пакетирующей машины параллельно усу. Пачки после ухода машины с полосы должны быть сразу же стрелеваны и уложены в запас или отгружены. Полоса необходима для маневрирования машин, улучшения обзорности, установки сучкорезной машины и размещения штабелей.

Разработка основной части делянки ведется сразу на всю ее глубину -- от уса до дальней границы. Возможны два варианта начала разработки делянки: по направлению от уса и по направлению трелевки.

Существует несколько схем разработки делянок машинами ЛП-19. Наиболее распространенной из них является схема, по которой машина разрабатывает делянку, перемещаясь по лентам, расположенным перпендикулярно лесовозному усу. Удаляясь от уса, машина укладывает пачки впереди себя под углом 30...40° к направлению своего хода. В конце делянки машина разворачивается и разрабатывает следующую ленту, приближаясь к усу. Пачки в этом случае машина укладывает за собой под углом 140...150° к направлению движения. Трелевочный трактор может брать крайние пачки из любого ряда при условии соблюдения 50-метрового расстояния до машины ЛП-19.

Порядок разработки лент ходами параллельными усу отличается тем, что делянка осваивается, начиная с дальнего ее края, при этом по мере разработки лент машина приближается к усу. Пачки укладываются под углом 90° к ходу машины комлями в сторону уса. Трелевка ведется поперек лент по кратчайшим расстояниям, но может начинаться только после полной разрубки всей делянки (после разработки ближайшей к усу ленты). Схема целесообразна при создании запаса на лесосеке, т. е. технологического разрыва между валкой и трелевкой

При работе по кругу машина начинает разработку делянки, перемещаясь по лентам на границах делянки, и укладывает пачки под углом за собой или впереди себя в зависимости от направления последующей трелевки. Благодаря большому фронту работ при разработке делянки по этой схеме можно за счет маневрирования трелевочного трактора обеспечить постоянный безопасный разрыв между машиной и трактором. Уменьшается количество разворотов.

Основной технологической схемой для укрупненных комплексных лесосечных бригад, работающих с использованием трелевочных тракторов, является разработка лесосек методом узких пасек, так как только при этой схеме работы лесовозобновления благодаря сохранению подроста обеспечивается с минимальными затратами. Метод узких пасек - это, прежде всего метод строго организованной лесосеки, который значительно повышает культуру лесосечных работ, улучшает условия работы механизмов, повышает производительность труда рабочих на валке, чокеровке хлыстов, обрубке сучьев, гарантирует безопасность в работе.

Исследования также показали, что разработка лесосек методом узких лент облегчает и их очистку от порубочных остатков. Порубочные остатки остаются на проезжей части волока и постепенно перегнивают. Отличительной особенностью разработки лесосек методом узких пасек является то, что с их применением сохраняется не только подрост хвойных пород высотой 0,5-1,5 м и более, но и молодняк и подлесок, которые обеспечивают среду, необходимую для нормального развития и роста молодых насаждений на вырубках.

Таблица 3.

Рассмотрим вариант разработки лесосек комплектом машин, состоящим из четырех валочно-трелевочных машин ВТМ-4 и одного челюстного погрузчика ПЛ-2, отгружающего на лесовозные автопоезда деревья с кронами.

Работы машинами ВТМ-4 на валке и трелевке леса состоит из следующих основных приемов. Порожняя машина заходит в дальний от погрузочного пункта конец делянки, разворачивается и, подъехав к первому намеченному для валки дереву, останавливается. Оператор устанавливает машину с расчетом, чтобы дерево находилось в зоне действия пильного аппарата, а направление падение дерева было параллельным продольной оси машины. Включает пильный механизм и производит спиливание и валку дерева на погрузочный рычаг. После этого поднимается обвязочный рычаг, комлевая часть дерева погрузочным рычагом забрасывается в коник, а после закрытия обвязочного рычага увязывается с помощью тросовой петли, затягивается гидрополиспастом. Деревья, стоящие близко друг к другу, двойчатки и тройчатки срезаются поочередно, начиная с дерева, ближнего к погрузочному рычагу. Набрав пачку деревьев объемом до 8-10 м³, машина трелюет её на погрузочную площадку. После раскрытия обвязочного рычага и ослабления троса пачка сбрасывается с коника на землю. Выравнивание комлей, а также небольшое окучивание деревьев на площадке машина производит при помощи толкателя, смонтированного на передней части машины. Подтрелеванные деревья отгружают на лесовозные автопоезда челюстным погрузчиком ПЛ-2.

Раздел 5. Описание экономических показателей

Лесосеки, расположенные в низких, болотистых местах, лучше всего осваивать зимой, так как затраты на строительство усов в этом случае во много раз сокращаются. Простая проминка дорог на болотах зимой вполне заменяет дорогостоящие лежневые дороги, которые приходится строить в летний период. Железнодорожные усы с успехом строят на снежном основании, нередко дороги прокладывают по льду озер и рек.

Освоение лесосек с сухими грунтами, особенно если дороги к ним проходят по открытым, легко заносимым местам (вырубки, ноля), эффективнее в летнее время. В периоды распутицы желательно осваивать лесосеки, расположенные недалеко от поселков, чтобы организовать лесосечные работы даже в том случае, когда вывозка леса прекращается; хлысты при этом укладывают в запас. Совершенно очевидно, что производственная мощность леспромхоза должна полностью покрываться запасом древесины в отводимых лесосеках. Это относится как к количественным показателям (по объему лесозаготовок), так и к качественной стороне (по выходу сортиментов).

РАСЧЕТНАЯ ЛЕСОСЕКА. Объемы производства лесозаготовительных предприятий должны соответствовать расчетной лесосеке L, т. е. основному хозяйственному нормативу, который определяет размер главного пользования лесом. Оптимальной расчетной лесосекой является такой раз мер рубки леса, который при наиболее полном использовании лесосырьевых ресурсов обеспечивает непрерывность и неистощительность лесопользования. Расчетную лесосеку главного пользования устанавливают при лесоустройстве каждого лесохозяйственного предприятия на срок не менее 10 лет. Используются различные методы определения размеров расчетных лесосек:

лесосека длительного равномерного' пользования L_и:

L_и = S/a;

лесосека по спелости L_сп;

L_сп= S_сп /n;

лесосека первая возрастная L_1в:

L_1в = (S_сп + S_np)/2n;

лесосека вторая возрастная L _2в

L _2в = (S_сп + S_np + S_ср)/3п

где: S --покрытая лесом площадь, тыс. га; S_сп -- площадь спелых и перестойных насаждений, тыс. га; S_cр -- площадь приспевающих насаждений, тыс. га; S_ср -- площадь средневозрастных насаждений, тыс. га; п -- продолжительность класса возраста, лет; а -- возраст рубки, лет.

Расчетная лесосека по массе (тыс. или млн. м³) определяется как произведение величины расчетной лесосеки по площади на средний запас на 1 га. эксплуатационного фонда,

С определением расчетных лесосек непосредственно связаны возрасты рубки. Существует несколько понятий возраста рубки.

Возрастом главной рубки называют минимальный возраст, начиная с которого насаждения годны к рубке. Возраст главных рубок устанавливают с учетом существующей и перспективной структуры потребления древесины в народном хозяйстве, а также возраста количественной и технической спелости леса.

В возрасте количественной спелости насаждение имеет наивысший средний прирост. При рубке насаждения в возрасте количественной спелости за оборот хозяйство получает наибольшее количество древесной массы в среднем расчете на год.

Возраст насаждения, в котором оно в среднем за год даст наибольший выход требующегося сортимента или группы сортиментов, считается возрастом технической спелости.

В лесах II и III групп при установлении возраста главной рубки учитывают специализацию хозяйства и для получения максимального количества требуемых сортиментов ориентируются на техническую спелость леса. В этих лесах за возраст рубки обычно принимают V и VI классы возраста насаждений (81...120 лет для хвойных или 41...60 лет для мягколиственных пород).

Выводы

В ходе исторического процесса взаимодействия природы и общества происходит непрерывное усиление влияния на окружающую среду антропогенных факторов. По масштабам и степени воздействия на лесные экосистемы одно из важнейших мест среди антропогенных факторов занимают рубки главного пользования (Рубка леса в пределах расчетной лесосеки и с соблюдением эколого-лесоводственных требований является одним из необходимых: условий развития лесных биогеоценозов).

Характер воздействия рубок главного пользования на лесные экосистемы в значительной степени зависит от применяемой техники и технологии лесозаготовок.

В последние годы в лес пришла новая тяжелая многооперационная лесозаготовительная техника. Внедрение ее требует неукоснительного соблюдения технологии лесозаготовительных работ, в противном случае возможны нежелательные экологические последствия: гибель подроста хозяйственно ценных пород, резкое ухудшение водно-физических свойств почв, увеличение поверхностного стока, развитие эрозионных процессов и др. Это подтверждается данными натурного обследования, проведенного специалистами в некоторых областях нашей страны. Вместе с тем немало фактов, когда разумное применение новой техники с соблюдением технологических схем лесосечных работ, учитывающих лесоводственные и природоохранные требования, обеспечивало необходимое сохранение подроста и создавало благоприятные условия для восстановления лесов ценными породами.

Список используемой литературы

1. Аболь П.И., Божак В.И. Новая технология на лесосечных работах с использованием комплекта машин ПЛ-2, ВТМ-4, СМ-2. М.; Общественный заочный институт, 1975 - 39 с.

2. Бит А.Ю. Лесозаготовка. Практическое руководство. - С-Петербург; «Профи-информ», 2005 - 266 с.

3. Демьянов В.В. Переработка зеленой массы и коры дерева. - М.; «Общественный заочный институт» - 1962 - 27 с.

4. Добровольский В.К., Барский В.Г, Кукушкин Г.Я, Николаенко В.Т. Лес и современное природопользование. - М.; «Агропромиздат» - 1966 - 297 с.

5. Лазарев М.П. Предотвращение потерь древесины лиственных пород и лиственницы на сплаве. - «Подольская типография» - 1959 - 20 с.

6. Ларионов А.И. Технология лесозаготовок. М.; Лесная промышленность, 1976 -215 с.

7. Первухин В.Д. Использование лесосечных отходов и переработка древесины в леспромхозе. - М.; - «Гослесбумиздат» - 1962 -35 с.

8. Татаринов В.П. Состояние и проблемы повышения эффективности. М.; Лесная промышленность, 1979 - 221 с.

Приложение

Рис. 1. Технологическая схема производства хлорофилло-каротиновой пасты: 1--вальцы; 2-- вагонетка; 3 -- экстрактор; 4--холодильник; 5 -- флорентина; 6 -- бак-фильтр; 7--бензобак; 8--перегонный куб; 9 -- аппарат для .омыления; 10 -- мерник для щелочи; 11 -- насос; 12 -- внутренний холодильник

Рис. 2. Основные производственные элементы лесосеки: Л, Б, В, Г --делянки; / -- пасеки; 2 -- пасечные ленты; 3 -- пасечные волоки; 4 --магистральные волоки;' 5 --погрузочные пункты; 6 -- обустроенный центр лесосеки; 7 --лесовозный ус; В -- ширина лесосеки; х -- ширина делянки; L -- длина лесосеки; l --длина делянки