Общие положения. Преобразование нарушенных в результате производственной деятельности земель в состояние, пригодное для использования их в народном хозяйстве, предотвращение их отрицательного воздействия на прилегающие ландшафтные комплексы, охрана этих комплексов, оптимизация сочетания техногенных и природных ландшафтов достигается рекультивацией нарушенных земель.

Термин "рекультивация" употребляется в земельном законодательстве, в ряде директивных и нормативных документов.

Рекультивация относится к мероприятиям восстановительного характера, направленным на устранение последствий воздействия промышленного производства на окружающую среду, в первую очередь на земли, и рассматривается как основное средство их воспроизводства.

Восстановлению нарушенных земель должны предшествовать работы по геолого-почвенному обследованию нарушаемой и восстанавливаемой территории и обоснованию направления рекультивации.

В соответствии с нормативными документами геологические организации обязаны обеспечить при проведении детальных разведочных работ на месторождениях полезных ископаемых, разработка которых связана с нарушением земной поверхности, исследование физико-механических и химических свойств вскрышных и вмещающих пород и передачу соответствующих данных заинтересованным проектным организациям для составления проектов разработки месторождений с учетом требований рекультивации земель. На основе этих данных оценивается пригодность пород для биологической рекультивации, что позволяет принять решение по формированию отвальных массивов, составу и объемам рекультивационных работ в соответствии с установленным направлением рекультивации или же установить направление рекультивации и последующее использование восстанавливаемых земель в народном хозяйстве в соответствии с группой пригодности пород рекультивационного слоя.

В соответствии с ГОСТом "Классификация вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации земель" пригодность пород для биологической рекультивации оценивается по восьми показателям, характеризующим содержание питательных веществ, реакцию среды, содержание токсичных веществ, водно-физические свойства. На основе оценки характера динамики природных процессов, эволюции техногенных ландшафтных комплексов, выявления неблагоприятных экологических факторов и причин их возникновения возможно внести соответствующие коррективы в решение по формированию техногенных ландшафтов и технологии выполнения рекультивационных работ при освоении очередного участка месторождения.

Таким образом, представляется возможность постоянно улучшать качество, продуктивность и экологическую ценность восстанавливаемых земель. Следовательно, от исходных компонентов природного ландшафта и внесенных в них изменений при формировании техногенного ландшафта зависит выбор направления последующего использования земель. В свою очередь, установленное направление рекультивации нарушенных земель определяет требования к их качеству и, следовательно, к технологии вскрышных, отвальных и рекультивационных работ, т.е. существует прямая и обратная связь между технологией горных работ, определяющей характеристику техногенного ландшафтного комплекса, и направлением рекультивации.

Постановлением Совета Министров СССР "О рекультивации земель, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почв при разработке месторождений полезных ископаемых и торфа, проведении геолого-разведочных, строительных и других работ" утверждено, что "условия приведения." или, как они чаще именуются, "технические условия рекультивации", в которых определяется направление рекультивации и излагаются требования землепользователей к качеству рекультивированных земель, указываются характеристика и параметры рельефа техногенных образований, состав и мощность рекультивационного слоя, состав и размещение коммуникаций, система мелиоративных, противоэрозионных, гидротехнических и прочих мероприятий, устанавливаются на основе соответствующих проектов органами, предоставляющими земельные участки в пользование.

Проект рекультивации земель, нарушенных горным производством, должен разрабатываться в строгом соответствии с представленными техническими условиями.

Выделяются следующие направления рекультивации:

сельскохозяйственное - с целью создания на нарушенных землях сельскохозяйственных угодий;

лесохозяйственное - с целью создания лесных насаждений различного типа;

рыбохозяйственное - с целью создания в понижениях техногенного рельефа рыбоводческих водоемов;

водохозяйственное - с целью создания в понижениях техногенного рельефа водоемов различного назначения;

рекреационное - с целью создания на нарушенных землях объектов отдыха;

санитарно-гигиеническое - с целью биологической или технической консервации нарушенных земель, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, рекультивация которых для использования в народном хозяйстве экономически неэффективна или нецелесообразна в связи с относительной кратковременностью существования и последующей утилизацией этих объектов (техногенных образований);

строительное - с целью приведения нарушенных земель в состояние, пригодное для промышленного и гражданского строительства.

Выбор направления рекультивации земель осуществляется с учетом следующих факторов:

природных условий района (климат, почвы, геологические, гидрогеологические и гидрологические условия, растительность, рельеф, определяющие геосистемы или ландшафтные комплексы);

агрохимических и агрофизических свойств пород и их смесей в отвалах, гидроотвалах, хвостохранилищах;

хозяйственных, социально-экономических и санитарно-гигиенических условий в районе размещения нарушенных земель;

срока существования рекультивированных земель и возможности их повторных нарушений;

технологии производства комплекса горных и ре-культивационных работ;

требований по охране окружающей среды;

планов перспективного развития территории района горных разработок;

состояния ранее нарушенных земель, т.е. состояния техногенных ландшафтов карьерно-отвального типа, степени и интенсивности их самозарастания.

В связи с необходимостью восполнения сельскохозяйственных угодий, особенно в густонаселенных районах, где производство сельскохозяйственной продукции имеет большое народнохозяйственное значение, предпочтение при прочих равных условиях отдается сельскохозяйственному направлению рекультивации нарушенных земель.

Лесохозяйственная рекультивация выполняется в тех случаях, где сельскохозяйственная рекультивация в силу природных или хозяйственных факторов нецелесообразна, где требуется воспроизводство лесов как из хозяйственных потребностей, так и по необходимости улучшения состояния окружающей среды, создания рекреационных зон в промышленных районах или защиты земель от эрозии.

Карьерные выемки, глубокие прогибы и провалы, засыпка которых технически невыполнима и экономически неоправдана, могут быть использованы под водоемы различного назначения, для создания рекреационных зон, а также размещения различных промышленных и гражданских объектов.

Санитарно-гигиеническая рекультивация биологическими или техническими методами выполняется при необходимости консервации нарушенных земель (техногенных образований - отвалов пустых порода отходов обогащения и переработки, временных складов минерального сырья и пр.), оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, в следующих случаях;

если приведение нарушенных земель в состояние, пригодное для использования в народном хозяйстве, экономически неэффективно;

если направление использования этих земель в народном хозяйстве временно не установлено;

если породы, из которых сложены эти техногенные образования, подлежат переработке или использованию в качестве вторичного ресурса;

если эти техногенные объекты подлежат переформированию или перемещению.

Целесообразность использования нарушенных земель для промышленного и гражданского строительства устанавливается на основе региональных схем землеустройства и рекультивации земель, генеральных планов застройки территорий, результатов инженерно-геологических изысканий на территории нарушенных земель и соответствующих технико-экономических расчетов.

Таким образом, как отмечает В.А. Овчинников, рекультивация является многоцелевым мероприятием с природоохранной, природовосстановительной, хозяйственно-восстановительной и территориально-планировочной функциями.

Рекультивационные работы, выполняемые горным предприятием. Подход к рекультивированным землям как к одному из видов продукции горных предприятий, производство которой планируется и контролируется, в значительной степени определяет эффективность и качество горного производства в целом, существенно снижает его негативное воздействие на окружающую среду, имеет огромное социальное и экономическое значение.

Горное предприятие выполняет технический этап рекультивации, который включает:

планировку поверхности нарушенных земель (грубую и чистовую);

выполаживание или террасирование откосов отвалов и борт карьерных выемок;

ликвидацию последствий усадки отвалов;

противоэрозионные мероприятия;

снятие, транспортирование, складирование (при необходимости) и нанесение на рекультивируемые земельные участки почвенно-растительного слоя и (или) пригодных (плодородных и потенциально плодородных) пород;

комплекс мелиоративных мероприятий (при необходимости), направленных на улучшение химических и физических свойств пород и их смесей, слагающих поверхностный слой рекультивируемых земель;

строительство гидротехнических и мелиоративных сооружений, дорог, прокладку прочих инженерных коммуникаций.

При выборе схемы и структуры механизации рекультивационных работ в первую очередь учитываются направление освоения восстанавливаемых земель, технология отвальных и вскрышных работ, состояние нарушенных участков и свойства вскрышных пород.

Основное требование рекультивации к технологии вскрышных и отвальных пород сводится к созданию на отработанных землях биогеоценозов и форм рельефа, благоприятных для последующего освоения.

Технология горных работ должна обеспечить:

селективную выемку пород, пригодных для биологической рекультивации, их транспортирование, хранение или непосредственное использование для рекультивации нарушенных земель;

размещение непригодных и малопригодных пород в нижней части отвалов;

компактную укладку вскрышных пород в отвалы для снижения объема горно-планировочных работ;

выполаживание откосов отвалов и бортов остаточных карьерных выемок;

формирование оптимальных по геометрическим параметрам негорящих и устойчивых отвалов;

оптимальное изъятие и минимальные сроки использования земель в технологическом процессе;

сокращение отрицательного влияния на окружающую среду, сохранение в зоне открытых разработок благоприятных экологических условий для растений и животных.

Технологические схемы селективного отвалообразования должны удовлетворять ряду требований, в частности:

обеспечивать создание после выполнения планировочных работ рекультивационного слоя требуемой мощности и структуры из пород с благоприятными агрофизическими и агрохимическими свойствами в соответствии с направлением рекультивации и требованиями к качеству восстанавливаемых земель;

предусматривать укладку в отвалы максимально возможного объема вскрышных пород наиболее производительным валовым способом;

обеспечивать минимальные потери и разубоживание пригодных пород при их разработке, транспортировании и укладке.

Установлено, что с целью уменьшения изъятия земель рационально применение технологии отработки месторождений с внутренними отвалами; использование выработанного пространства карьеров для размещения вскрышных пород с разрабатываемых соседних участков; крупноплощадное расположение внешних отвалов в непосредственной близости от карьеров.

При большой протяженности месторождения с крутой залежью полезного ископаемого, когда внутреннее отвалообразование невозможно, рациональна блочная отработка карьерного поля с размещение пород в выработанное пространство предыдущего блока.

Для сокращения сроков задалживания земель при внешнем отвалообразовании целесообразен вариант форсированного возведения отвалов на проектную высоту с односторонним подвиганием фронта от границ земельного участка к его центру с одновременной отсыпкой всех отвальных ярусов и их последующей рекультивацией.

Форма и размер отвалов в плане, рельеф их поверхности и геометрические параметры откосов должны обеспечивать хозяйственное освоение отвалов с максимальной эффективностью. Предпочтение отдается отвалам, имеющим площадь более 10 га и правильную геометрическую форму, максимально приближающуюся к квадрату, прямоугольнику или кругу. Такая форма отвала наиболее приемлема для рекультивации и последующего хозяйственного использования восстановленных земель. Предельная высота отвалов, при которой эффективна сельскохозяйственная рекультивация, в настоящее время еще окончательно не установлена. Однако имеются достаточно представительные результаты опытно-промышленных работ, выполненных Курским сельскохозяйственным институтом, в соответствии с которыми в качестве предельной может быть рекомендована высота отвала, равная 50-60 м.

В процессе отсыпки и последующей технической рекультивации отвалов с учетом направления хозяйственного использования земель возможно создание следующих основных видов рельефа их поверхности:

плоская (платообразная) поверхность с небольшими уклонами (от 2 до 5°) для стоков избыточной воды - при сплошной грубой и чистовой планировке;

волнообразная поверхность, сглаженная или с горизонтальными площадками с перепадами отметок рельефа отвала и чередованием участков с одинаковыми отметками - при частичной планировке, когда срезаются вершины гребней и выполаживаются их откосы;

террасированная поверхность с чередованием террас одинаковой высоты и ширины - при выполаживании откосов одноярусных отвалов большой высоты и многоярусных отвалов, а также бортов карьеров.

Способ отсыпки определяет объем планировочных работ. При планировке плоских (платообразных) отвалов, в том числе гидроотвалов, хвосто - и шламохранилищ, объем работ незначителен и составляет 0,01-0,05 м³/м². Во всех других случаях объем планировочных работ существенно выше. Выбор форм рельефа рекультивируемых земельных участков определяется прежде всего необходимостью создания оптимальных условий для их последующего эффективного использования.

Выполнение операций технического этапа основным горно-транспортным оборудованием требует изменения элементов системы разработки и технологических схем горных работ, в частности, ширины вскрышной заходки, высоты уступов и подуступов, схемы расстановки экскаваторов в забоях, последовательности операций, прокладки новых транспортных коммуникаций, а также влияет на производительность этого оборудования и организацию горных работ, включая рекультивацию.

В отдельных случаях (при бестранспортной или транспортно-отвальной системе разработки) при необходимости создания отвального массива со структурой, наиболее эффективной для целей рекультивации, может оказаться рациональной замена существующих горных машин на другие с большими рабочими параметрами или переход на комбинированную систему разработки месторождения.

Многообразие физико-географических и горно-геологических условий месторождений полезных ископаемых исключает возможность разработки и применения универсальной технологии горных и рекультивационных работ. Поэтому в основу разработки прогрессивных мероприятий, обеспечивающих повышение эффективности рекультивации на конкретном горном предприятии, может быть положен общий методический подход, который предусматривает проведение комплекса натурных, лабораторных и аналитических исследований, в том числе:

обследование земельных участков, подлежащих рекультивации;

определение пригодности пород вскрыши и отходов переработки для биологической рекультивации;

графоаналитические расчеты соотношений пригодных и непригодных пород во вскрышной толще;

исследования технологических схем производства горных работ (вскрышных и отвалообразования) и рекультивации;

анализ использования горной техники, организации производства рекультивационных работ и прочие.

Опыт рекультивации земель на горных предприятиях за рубежом. Необходимость рекультивации нарушенных земель с целью воспроизводства продуктивных угодий и охраны окружающей среды осознана в большинстве стран мира.

В Западной Европе и Северной Америке, где около 75 % горно-промышленных районов находится в густонаселенной земледельческой зоне, обращение к проблеме восстановления и освоения земель, нарушенных при разработке полезных ископаемых, относится к 30-40-м годам текущего столетия.

Большой опыт по рекультивации накоплен в США. По данным Р. Романи, из 180,4 тыс. га земель, нарушенных в штате Пенсильвания всеми видами горных работ в период с 1930 г., восстановлено около 55 %. Только за 1971-1976 гг. горными работами нарушено 28 тыс. га, из них 85 % (24 тыс. га) было рекультивировано. В целом по США за 1930-1976 гг. горными работами нарушено 0,2 % территории, более 40 % ее восстановлено. Около 30 % общей площади нарушенных земель приходится на открытые горные работы.

Американский специалист Б. Джаск указывает, что в 1978 г. в США приняты новые Правила разработки месторождений и рекультивации, которые обязывают предпринимателей: обеспечивать ценность восстановленных земель на уровне, бывшем до разработки, или выше его; придавать им очертания, соответствующие окружающему рельефу; почвенный слой разрабатывать селективно и укладывать его на поверхности отвалов или складировать в отдельных отвалах для последующего использования при рекультивации; уменьшать нарушение гидрогеологического баланса местности, проектировать и отсыпать невысокие и плоские отвалы вскрышных пород; взрывные работы проводить в соответствии с законами, действующими в штатах и стране, проектируя такие параметры взрывов, которые не дают побочных нарушений окружающей местности; обеспечивать восстановление сплошного покрова растительности на нарушенных территориях; предусматривать мероприятия по предотвращению смыва почв с откосов крутизной более 20°.

Правила обязательны для всей страны с некоторыми исключениями и дополнениями для отдельных штатов. Федеральным и штатным контролирующим органам вменяется в обязанность регулярно инспектировать действующие горные предприятия. Виновные в нарушении правил и законов в области охраны окружающей среды могут быть подвергнуты штрафу в размере до 10 тыс. дол. или лишению свободы сроком до 1 года, или тому и другому вместе.

Для выполнения работ по охране и восстановлению земель на горных предприятиях создан централизованный фонд путем отчислений из расчета на каждую тонну добытого угля. До 20 % этого фонда может быть израсходовано на субсидии землевладельцам, купившим нерекультивированные земли.

На всех угольных карьерах, как правило, восстановительные работы проводятся непосредственно вслед за горными. Применяемая техника и технология горно-технической рекультивации отвалов находятся в прямой зависимости от типа вскрышного и отвального оборудования и схем комплексной механизации вскрышных работ.

В настоящее время на угольных карьерах США при снятии почвенного слоя и потенциально плодородных пород наибольшее распространение получили гусеничные и колесные бульдозеры. Этот тип оборудования, по мнению американских специалистов, является экономичным при транспортировании пород на расстояние 30-35 м. Широко применяются одноковшовые погрузчики на колесном ходу с ковшом вместимостью 7,6 м³ и более, а также колесные скреперы повышенной проходимости.

Отмечая высокую производительность их машин на ре-культивационных работах, американские специалисты признают необходимость создания специального оборудования для различных видов работ, в том числе и для планировки поверхности отвалов.

Одним из перспективных конструкторских решений планировочного оборудования считается система Winch-dozer, состоящая из трех элементов: двух ковшей, навешенных последовательно на рабочую ветвь каната; концевого передвижного блока, устанавливаемого на специальной опоре; двух подвижных тяговых канатных лебедок барабанного типа, устанавливаемых на ходовой тележке трактора. Для работы системы на гребне отвала устанавливается неподвижный блок. Отмечается, что возможна установка неподвижного блока на тележке другого трактора для сокращения времени между двумя перемещениями блока и непроизводительных простоев системы. Тяговые лебедки располагаются у подножья гребневого отвала. Наклон ветвей канатов задается стрелой, угол наклона которой регулируется двумя гидроцилиндрами.

Использование системы Winch-dozer исключает переэкскавацию породы, уменьшает расстояние ее транспортирования и повышает производительность труда. Так как масса передвигаемых частей системы в 10 раз меньше, чем у бульдозеров, расход топлива и энергии на выполнение одинаковых объемов работ значительно ниже. Хотя стоимость системы на 30 % выше, чем бульдозеров типа НД-41, затраты на рекультивацию 1 га отвала меньше на 20 %. Срок службы системы гораздо больше, чем бульдозеров.

По мнению американских специалистов, основной объем работ по рекультивации должен выполняться используемым на карьере оборудованием, а технология вскрышных и отвальных работ должна разрабатываться с учетом последующей рекультивации. При необходимости селективной разработки вскрышных пород могут применяться драглайны, хотя при бестранспортной системе это приводит к снижению производительности машин из-за увеличения времени цикла. При селективной разработке пород весьма эффективно применение роторных экскаваторов, но их использование ограничивается минимальной толщиной слоя, которая при работе крупных машин составляет 3-4 м.

В США полная планировка нарушенных земель не является обязательным условием рекультивации. Результаты ряда исследований показывают, что при планировке отвалы могут уплотняться. Это приводит к снижению их способности поглощать влагу и развитию эрозионных процессов. Из двух видов планировки поверхности - сплошной и частичной (срезание верхушек гребней до ширины 2,5-5 м) - наиболее часто применяется вторая. Для лесопосадок не проводится полное выравнивание поверхности, так как проведенными исследованиями установлено, что приживаемость и скорость роста древесных культур выше при частичной планировке, в результате которой рекультивируемая поверхность приобретает волнистый рельеф. Даже с учетом ручной посадки саженцев рекультивация неспланированных отвалов оказывается во всех отношениях эффективнее.

При рекультивации земель в засушливых районах испытан новый метод, заключающийся в сохранении холмистой поверхности отвалов, что способствует сбору дождевых вод. Незначительную верхнюю часть гребней срезают, а почвенный слой размещают в понижениях между ними. Дождевые воды стекают по откосам гребней, увеличивая таким образом увлажнение почвы. Для предотвращения водной и ветровой эрозии поверхность гребней обрабатывают вяжущими материалами.

Интересное решение принято по технологии горных работ и рекультивации на песчаных и гранитных карьерах.

По традиционной технологии добычи песка и гравия большие объемы почвенного слоя и вскрышных пород снимаются и складируются на отведенных площадях, а после извлечения полезного ископаемого производится рекультивация отработанных площадей посредством отсыпки вскрышных пород в выработанное пространство и покрытия их почвенным слоем. При этом нарушаются земельные участки для складирования вскрышных пород и почвенно-растительного слоя. Прогрессивный подход к производству горных работ и рекультивации заключается в следующем.

Отработку месторождения производят блоками или лептами, вскрышные породы и почвы складируют во внешние отвалы только в начальной стадии разработки. В последующем вскрышные, добычные и рекультивационные работы выполняют одновременно, но на смежных блоках или лентах. Особое внимание уделяют планам выполнения рекультивационных работ. При планировании этих работ учитывают рельеф поверхности и размеры разрабатываемых участков месторождений, глубину и условия залегания полезного ископаемого, обводненность месторождения. Кроме того, принимают во внимание климат, почвы, растительный и животный мир и перспективы использования земель. С учетом силы и направления ветров намечают противоэрозионные мероприятия.

При определении направления рекультивации американские специалисты учитывают, как правило, следующие факторы:

физический - проводятся исследования физико-механических свойств, минерального и химического состава пород, слагающих отвалы, оценивается наличие токсичных и питательных веществ (содержание калия, фосфора, азота), проводятся биологические исследования;

экономический - оцениваются затраты на выполнение рекультивационных работ различных направлений и эффективность от их использования;

социальный - оцениваются расположение и близость населенных пунктов, рабочая сила, необходимая для выполнения рекультивационных работ, занятость населения, влияние нарушения и восстановления земель на занятость населения, влияние того или иного направления;

рекультивации на состояние окружающей среды;

эстетический - оценивается соответствие рекультивируемых земель ландшафту окружающей местности. Затраты на рекультивацию изменяются в широких пределах в зависимости от состояния нарушенности земель и направления их последующего использования. Удельные затраты на планировку поверхности отвалов колеблются от 123 до 1000 дол/га. Стоимость нанесения 15-30-сантиметрового слоя почвы, ранее снятой и заскладированной в навалах, составляет 970-1 450 дол/га, затраты на выполнение биологического этапа рекультивации, включающего высев трав, посадку кустарников или деревьев, - 80-320 дол/га. Например, общая стоимость рекультивации в штате Нью-Мексико в среднем составляет 2000 дол/га. По мнению американских специалистов, наиболее трудоемкой и дорогостоящей из всех операций является планировка отвалов. По данным горного бюро США, рекультивация земель на разрезах США приводит к удорожанию себестоимости 1 т угля на 10-30 %. По этой причине некоторые компании вынуждены сократить объем добычи полезных ископаемых.

Проблема рекультивации земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых, и оптимизации ландшафта особую актуальность приобрела в ФРГ. Это объясняется размещением горных предприятий в районах высокоразвитого сельского хозяйства и относительно небольшой площадью страны.

Основная площадь нарушаемых земель приходится на открытые разработки бурого угля в Рейнском буроугольном бассейне. Общая площадь разработок около 200 км². Нарушено более 15 тыс. га плодородных земель. Глубина карьеров достигает 280-300 м. Ожидается, что к 2000 г. из сельскохозяйственного пользования будет изъято еще 20-30 тыс. га.

Общая организация и управление рекультивационными работами в ФРГ осуществляются земельными органами управления в соответствии с Федеральным законодательством. Земельные органы принимают соответствующие директивные документы с учетом местных условий. Рекультивация осуществляется самими горными предприятиями по планам и проектам в увязке с общей планировкой территории района.

Рекультивация является частью технологии горного производства, благодаря чему достигается значительная экономия средств.

До 1950 г. селективные выемка и отвалообразование вскрышных пород не проводились. Рекультивацию осуществляли только на участках, где горные породы были пригодны для лесопосадок. С 1956 г. угольными разработками нарушаются территории с плодородными лёссовыми отложениями. В связи с этим были внесены некоторые коррективы в технологию горного производства, предусматривающие селективную разработку вскрышных пород и использование лёсса для сельскохозяйственной рекультивации. Мощность рекультивационного слоя, представленного лёссами, составляет 1-2 м в зависимости от длины транспортирования этих пород к объектам рекультивации. Считается экономически эффективным транспортирование лёсса на расстояние до 30 км. Стоимость сельскохозяйственной рекультивации достигает 40-45 марок/га.

В Великобритании рекультивация земель, нарушенных горными работами (особенно открытыми), является одной из важнейших национальных проблем. При выделении горных отводов в обязательном порядке оговариваются условия разработки месторождений и, в первую очередь, уточняются мероприятия по технической и биологической рекультивации. Как правило, работы по рекультивации земель включаются непосредственно в технологию разработки месторождения. При проектировании горного предприятия учитываются мероприятия по сохранению естественной ценности ландшафта, борьбе с производственным шумом, загрязнением водных источников, выносом грязи из горных выработок и с отвалов на шоссейные дороги, помехами радио - и телеприему.

Исполнительный комитет по открытым работам Государственного управления угольной промышленности рекомендует предварительно до начала вскрышных работ на местах будущих угольных карьеров снимать скреперами верхний плодородный слой почвы на глубину до 0,9 м и сосредоточивать этот грунт по контуру карьера. Образованная таким образом насыпь будет препятствовать распространению как шума, так и пыли в окрестности, а при последующей рекультивации отпадает необходимость в специальном завозе плодородного грунта.

Министерство сельского хозяйства определило, что мелиоративный период при рекультивации земель, нарушенных горными работами, должен составлять не менее 5 лет.

Затраты на выполнение биологической рекультивации включают затраты на обработку земель, внесение удобрений, посев сельскохозяйственных культур и уборку урожая, устройство дренажных и оросительных систем, подвод воды, оборудование живых изгородей и выполнение других вспомогательных работ. Ежегодно на угольных разработках рекультивируется более 8 тыс. га.

При рекультивации отвалов на месторождениях полиметаллических руд, в частности в Уэльсе, особое внимание уделяют предотвращению загрязнения окружающих земель вредными веществами. С этой целью принимают меры для

предотвращения ветровой и водной эрозии отвалов, проводят дренажные канавы. На спланированную поверхность отвалов укладывают экранирующий слой мощностью 375 мм из крупнозернистых пород, а затем рекультивационный слой мощностью до 100 мм. Для создания растительного покрова используют белый клевер, полевицу и мятлик луговой.

Накопленный в Великобритании опыт показал, что восстановление нарушенных горными работами земель связано с большими организационными и техническими трудностями, а также значительными расходами, если разработка месторождения велась без учета последующего восстановления земель.

В последние годы принимаются новые законодательные акты и директивные документы, в которых требования к проведению горных работ значительно повышаются и конкретизируются. Так, Горным управлением штата Новый Южный Уэльс (Австралия) установлены следующие требования:

при выборе способа разработки месторождения одновременно определяется способ рекультивации нарушенных земель; работы по рекультивации включаются в технологию горного производства;

все затраты по восстановлению земель относятся на себестоимость добываемого полезного ископаемого;

восстановленные земли должны иметь экономическую и эстетическую ценность не ниже, чем они имели до начала разработки месторождения.

Административный контроль за выполнением указанных требований возлагается на муниципальные советы, которые совместно с Комиссией штата по контролю за загрязнением окружающей среды и руководством горно-добывающей фирмы определяют условия эксплуатации месторождения и рекультивации отработанных земельных участков.

Техническая рекультивация земель, нарушенных при подземной разработке месторождений полезных ископаемых и складировании отходов обогащения, является важным элементом их охраны и рационального использования. Принципиальные положения охраны, рационального использования земель и их рекультивации после нарушения при подземном способе добычи полезных ископаемых аналогичны вышеизложенным.

Одним из основных критериев выбора системы подземной разработки месторождений полезных ископаемых должно быть обеспечение максимальной сохранности земной поверхности с сельскохозяйственными и лесными угодьями, водоемами и водотоками и расположенными на ней гражданскими и промышленными объектами.

Нарушения земной поверхности происходят в виде различных локальных деформаций в результате образования горных выработок, а также при размещении отвалов пустой породы.

В результате анализа состояния земель на горных предприятиях, разрабатывающих месторождения полезных ископаемых подземным способом, установлено, что переход на глубокие горизонты, а также применение систем разработки с закладкой выработанного пространства и управлением кровлей выработок фактически исключают деформации земной поверхности. При невозможности избежать провалов, прогибов и других нарушений земной поверхности с участков, попадающих в такие зоны, как правило, снимается почвенный слой.

Для засыпки зон обрушения и провалов разработано несколько технологических схем, предусматривающих укладку на дно деформированного участка изолирующего слоя из глинистых грунтов мощностью около 3 м, затем рыхлых грунтов или смеси грунтов со скальными породами и покрытие участка почвенно-растительным слоем. В качестве средств механизации в основном применяются бульдозеры.

В случаях, когда по условиям безопасности невозможен заезд машин в зону обрушения, могут быть использованы экскаваторы-драглайны, размещаемые вне зоны опасного сдвижения массива. Вначале драглайном или с помощью контурного взрывания производится заоткоска бортов воронки или провала. После этого на дне обрушившегося участка создается контрофорс из скальных пород. Засыпка провала производится селективно горизонтальными слоями в стратегической последовательности с созданием водоупорного и водонакапливающего горизонтов.

В местах плавных нарушений поверхности (прогибов мульд и др.), рекультивация которых выполняется без засыпки образующихся понижений, предусматривается устройство систем дренажных, водоотводящих, нагорных и других канав, предотвращающих затопление или заболачивание данного участка. Выполнение таких мероприятий должно опережать фронт очистных работ в районе отрабатываемого участка месторождений не менее чем на величину его годового подвигания.

При рекультивации деформированных участков земель, обводненных или заболоченных в результате оседания поверхности, снимают плодородный слой, устраивают систему открытого или закрытого дренажа с целью осушения подработанной поверхности, засыпают понижения грунтами, уплотняют и планируют их, укладывают и разравнивают плодородный слой почвы.

При необходимости складирования пустых пород рационально их размещение в природных техногенных отрицательных формах рельефа. При отвалообразовании учитываются агрохимические свойства пород. При этом непригодные по химическому составу породы укладываются в нижнюю часть отвала и перекрываются слоем инертных пород, а затем почвенно-растительным слоем или породами, пригодными для биологической рекультивации. Отметки поверхности отвала после его усадки должны соответствовать отметкам естественной поверхности.

При невозможности размещения пустых пород в отрицательных формах рельефа рационально создание крупноплощадных многоярусных отвалов, обслуживающих группу шахт, рудников или обогатительных фабрик. Наиболее рациональной при этом является отсыпка породы и формирование отвала от периферии (проектных границ) к центру, что создает возможность выполнять рекультивационные работы уже на начальной стадии отвалообразования.

Схема работ следующая: в границах площади, предназначенной для размещения отвала, снимают почвенно-растительный слой; при этом опережение снятия почвы должно составлять не менее полугодового подвигания фронта отвальных работ на этом участке; затем сооружают насыпь высотой 8-10 м, равной высоте яруса отвала; внешний откос с заложением 1: 2 или 1: 3 является окончательным откосом будущего отвала; затем с насыпи производят отвалообразование к центру участка; по мере отсыпки первого яруса начинают отсыпку второго; между верхней бровкой нижнего яруса и нижней бровкой верхнего оставляют террасу шириной до 8 м (или больше по условиям устойчивости) с уклонами 1: 10 в сторону отвала и т.д. Откосы, террасы, платообразную поверхность отвала покрывают пригодными породами и (или) почвенно-растительным слоем, а затем озеленяют. Для сбора и отвода поверхностных и фильтрационных вод у подножья отвала по всему периметру сооружают водоулавливающие и отводящие канавы.

Для предотвращения или уменьшения отрицательного воздействия шахтных отвалов на окружающую среду разработан ряд мероприятий и технологических схем. К таким мероприятиям относятся: тушение, озеленение, консервация, разработка и вывозка.

Средства механизации рекультивационных работ. Серийное горно-транспортное оборудование, его технические возможности используются на рекультивационных работах не полностью, следствием чего являются недостаточно высокие технико-экономические показатели. Одной из основных причин такого положения является несоответствие технических и технологических параметров ряда машин и механизмов специфике производства рекультивации.

Анализ использования различных машин и механизмов на рекультивационных работах показал, что на 70-80 % всего объема работ по снятию почвенно-растительного слоя, его перемещению, планировке нарушенных участков земель и по выполнению других процессов в основном используется бульдозерное оборудование. При этом производительность бульдозерного оборудования при выполнении рекультивационных работ на горно-добывающих предприятиях составляет 45-65 % расчетной. Причинами этого являются:

отсутствие различного сменного навесного оборудования при широком диапазоне горно-геологических и горно-технических условий;

большое разнообразие различных видов работ и операций, на которых используются бульдозеры с большим резервом по производительности;

плохая организация и планирование бульдозерных работ;

значительные простои из-за отсутствия запасных частей.

Специфические технологические условия работы бульдозеров при выполнении рекультивационных работ, прежде всего при планировке поверхности отвалов, включают: значительные объемы горных пород, подлежащие перемещению, малые расстояния перемещения, большая высота отвалов, гребней, конусов, подлежащих планировке, повышенная опасность производства работ.

Одним из основных направлений совершенствования механизации рекультивационных работ с использованием тракторов является создание специального навесного оборудования.

С повышением мощности и производительности бульдозеров значительно возрастает общее и удельное давление на грунт, что приводит к чрезмерному уплотнению почвенного слоя, наносимого на рекультивируемые участки, и, как следствие, к структурным изменениям почв и снижению их плодородия. Для снижения удельного давления на грунт и уменьшения его уплотнения необходимо увеличить опорную площадь колес и гусениц.

Особый интерес представляет разработка специального оборудования для производства рекультивационных работ.

Основные направления технического прогресса в области рекультивации охватывают:

включение работ по рекультивации в технологическую цепь горного производства и использование на этих работах основного горного оборудования;

сокращение объема планировочных работ (грубой и чистовой планировки) за счет компактной укладки пород в отвалы и создание более спокойного рельефа их поверхности; использование средств гидромеханизации для подачи на поверхность отвала рекультивационного слоя и почв;

селективную разработку и складирование вскрышных пород в отвалы с укладкой пород, пригодных для биологической рекультивации, на поверхность отвалов;

сокращение объема работ по снятию и восстановлению плодородного почвенного слоя на рекультивируемых площадях за счет использования вскрышных пород и отходов переработки с благоприятными агрофизическими и агрохимическими составами и свойствами;

разработку методов ускоренного восстановления плодородия нарушенных земель за счет применения биоактивных препаратов;

разработку эффективных средств закрепления рекультивируемых поверхностей и предотвращения ветровой и водной эрозии;

разработку специализированных машин и механизмов для производства рекультивационных работ.

2.6 Оптимизация землепользования в горном производстве