ФУНКЦІОНУВАННЯ ПРИРОДНИХ І ПРИРОДНО-ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ
Геоекологічного АСПЕКТИ РЕКУЛЬТИВАЦІЇ гідровідвалів І хвостосховища ГІРНИЧИХ ПІДПРИЄМСТВ
Московський державний гірничий університет, Ленінський проспект,
Розглянуто геоекологічні аспекти рекультивації хвостосховищ і гідровідвалів, реалізація яких дозволяє підвищити ефективність подальшого використання відновлених намивних структур для потреб сільського господарства і промисловості.
Ключові слова: хвостосховище, гідровідвалу, рекультивація, намивний масив, пилеподав-ня.
У намивних спорудах гірничих підприємств РФ - хвостосховищах і гідровідвалах - розміщено більше 5 млрд. М3 відходів збагачення корисних копалин (хвостів) і близько 1.5 млрд. М3 розкривних порід - водонасичених техногенних відкладень. Негативний вплив гідровідвалів, хвостосховищ, шламосховищ на навколишнє середовище виражено у зміні природного ландшафту, в забрудненні повітряного басейну, у впливі на режим і характеристики підземних водоносних горизонтів, а також у можливих змінах хімічного складу води в хвостосховищах [2, 4].
Найбільш значний досвід рекультивації намивних гірничо-технічних споруд накопичений в басейні КМА, де близько 5 тис.га зайнято гідровідвалів і хвостосховищами. Рельєф і типи грунтів території КМА дозволяють вести гірські роботи без порушення балансу земель, що знаходяться в сфері сільськогосподарського використання. Ландшафтно-екологічні дослідження в різних регіонах країни привели до визнання необхідності комплексного підходу до реконструкції і оптимізації техногенних ландшафтів.
Розміщення розкривних порід в ярах і балках, значна частина територій яких непридатна або малопридатна для сільськогоспо-
ного використання, дозволяє після проведення рекультиваційних заходів поліпшити структуру земельного фонду завдяки створенню нових родючих площ і підвищенню продуктивності еродованих ділянок, прилеглих до діючих гірничим підприємствам. Обсяг яружно-балочної мережі, розташованої на відстані 5-10 км від гірничих підприємств КМА, становить понад 5 млрд. М3.
Умови рекультивації гідровідвалів завдяки геометричним формам намивних масивів не вимагають великих планувальних робіт, що значно спрощує гірничотехнічний етап рекультивації. Однак при укладанні в гідровідвалів тонкодисперсних, розріджених грунтів формуються потужні намивні товщі, що відрізняються досить низькою несучою здатністю і слабкою водоотдачей. Виробництво робіт на поверхні таких масивів можливо лише після закінчення тривалого часу або після виконання спеціальних інженерних заходів. Головними заходами при цьому є видалення води з Прудкова частини як гідровідвалу, так і хвостосховища, а також організація стоку атмосферних опадів. Невиконання цих простих заходів може призвести до затримки подальшого використання рекультивованих площ.
Реалізація заходів щодо подальшого використання гідроотвальних площ дозволяє скоротити вилучення нових земель для потреб промисловості і будівництва.
Гірничотехнічний етап рекультивації включає: зняття, транспортування і складування гумусового шару грунтів з площ, займаних гідровідвалів; транспортування і нанесення гумусового шару грунтів потужністю 0.5 м на поверхню гідровідвалу після закінчення намивних робіт; транспортування і покриття шаром лісовидних суглинків або чорнозему потужністю 0.3 м укосів і берм упорної призми гідровідвалу; глибоке (1-2 м) перемішування покладених на наполегливої призмі суглинків з подстилающими їх пісками.
Біологічний етап рекультивації включає в себе: фитомелиорации грунтового шару рекультивируемой поверхні за допомогою вирощування багаторічних трав на протязі 5 років; закріплення укосів і берм упорної призми багаторічними травами з трирічним періодом їх вирощування.
Принципове значення має поетапне виконання рекультивації великих гідровідвалів, що передбачає одночасне виконання в різних секціях (обмежених розділовими дренажними призмами) укладання гідровскриші і різних стадій рекультіва-ційних робіт [1,3].
Рекультиваційні роботи на гідровідвалів можна розглянути на прикладі рекультивації внутрішніх зон гідровідвалу "Березовий Лог". Після поділу секцій за допомогою відсічних призм на карти намиву укладали фільтрує подушку потужністю 3 м. Намив подушки здійснювали безестакадним способом. Як матеріал подушки використовували як піски (близько 9 млн. М3), так і відходи рудообогащения (більше 8 млн. М3). Одночасно виконували роботи по гірничотехнічної рекультивації декількох карт, в яких послідовно вкладали пористий штамп, захисний шар суглинку потужністю до 1 м і шар чорнозему потужністю до 0.5м. Черговість укладання чорнозему і планувальних робіт із застосуванням колісної та гусеничної техніки в різних секціях встановлювали на основі даних прогнозних розрахунків несучої здатності шарів тонкодисперсних грунтів і оперативного геомеханічного контролю із застосуванням аерофотограмметріческой зйомки і комплексного зондування.
Основні технологічні параметри підготовчих робіт - річна продуктивність гідровскришних комплексів по тонкодисперсним грунтам і фільтрує матеріалами, геометричні розміри дренажних елементів і секцій, швидкості формування дренажних елементів і секцій. Визначено також залежності зміни технологічних параметрів від числа секцій, величини недомива гідровідвалу при початку секціонування АН, висоти гідровідвалу в даній точці Ня та ін.
Після розміщення на території гідровідвалу "Березовий Лог" чорнозему для потреб сільського господарства здано близько 700 га земель, засаджених багаторічними травами. Після закінчення рекуль-тіваціонних робіт площа орних земель склала 788 га, приріст - 328 га (було вилучено 460 га ріллі).
Проектні позначки заповнення гідровідвалу брали з урахуванням залишкової опади Бр, тобто різниці між загальною стабілізованою осадкою ^ і осадкою на момент завершення намиву (ЦЕ-повна ступінь ущільнення намитого шару):
Тривалість періоду стабілізації осідання для намивних масивів значно більше, ніж для відвальних насипів з подібних грунтів. Найбільш інтенсивна осаду відвальних насипів (> 0.8 відбувається в перші два роки після їх формування. Тому вважається за доцільне остаточне планування поверхні відвалу здійснювати через два роки з подальшим нанесенням грунтового шару. Для прогнозу ущільнення відвальних насипів переважно використовують емпіричні дані. Рекультиваційні роботи на поверхні намивних масивів , в межах яких створені дренажні елементи, можна починати практично відразу після завершення намиву споруд до проектних відміток .
З метою попередження ерозійних процесів на відновлюваних (рекультивованих) намивних територіях остаточний контур поверхні внутрішніх зон слід приймати з урахуванням залишкових осад, що визначаються розрахунковим шляхом. Величини залишкових осад враховуються при формуванні слабовипуклоє (забезпечує стік дощових і талих вод) техногенного рельєфу і визначенні положення і глибини мережі дренажних канав [2].
Організацію поверхневого стоку на рекультивованій поверхні здійснюють як
Формування гідровідвалу з внутрішнім ставком-акумулятором: 1 - фільтруючі лінзи; 2 - зовнішня захисна дамба; 3 - внутрішній ставок-акумулятор; 4 - розділова дамба; 5 - намивні тонкодисперсні грунти; 6 - фільтруюче ядро; 7 - фільтруючий шар, що з'єднує плаваючу дренажну призму і роздільну дамбу; 8 - природне підставу.
створенням ухилу, так і за допомогою вертикальних водоскидних колодязів, зливостоків, перепадів і т.д. Невиконання проекту рекультивації в частині створення поверхневої дренажної мережі призвело до часткового заболочування території внутрішніх зон гідровідвалу "Березовий Лог" і затримки залучення відновленої території в сферу сільськогосподарського використання.
При рекультивації гідровідвалу Лебединського ГЗК в "Балці Чуфічева" необхідна несуча здатність намивного масиву (РДОП> 0.15 МПа) забезпечується створенням піщаних дренажних призм і відсічних дренажних дамб, тому недоцільно створення фільтрує подушки.
Для скорочення термінів відчуження земель в межах балки Чуфічева виділено три секції, в яких складування гідровскриші і рекультивацію здійснюють поетапно. При цьому враховують площу і цінність вилучених земель, тривалість відчуження, цінність і площа рекультивованих територій.
Профіль рекультивационного ярусу повинен забезпечити перехоплення стічних вод з прилеглих територій для запобігання водної ерозії, а також виключити утворення застійних зон (завдяки стоку зливових та паводкових вод) і змив родючого шару. Необхідний ухил поверхні 0
Ухил пляжу намиву суглинку 12-18 '. При середній ширині гідровідвалу 750 м висота пере-мива складе 1.875 м з урахуванням укладання захисного шару з суглинку від дренажної призми до природної поверхні.
Порядок робіт по гірничотехнічної рекультивації гідровідвалу в "Балці Чуфічева" наведено нижче.
1. Для акумуляції зливових та паводкових вод з прилеглих територій у верхній частині
балки створюють ємності (район з дефіцитом опадів) шляхом зведення відсічних дренажних дамб. Акумульовану воду використовують для поливу полів. При відкачці води з акумулюючих ємностей створюється натиск, рівний різниці відміток води в гідровідвалів і ємності, значно скорочується шлях горизонтальної фільтрації води з ядерної зони гідровідвалу і форсують процес консолідації намивних тонкодисперсних товщ (малюнок) [3].
2. Від наполегливої призми до відсічним дамбах ПІО-нерно-торцевим способом намивають дренажну призму, яка являе
Для подальшого прочитання статті необхідно придбати повний текст. Статті надсилаються в форматі PDF на зазначену при оплаті пошту. Час доставки становить менше 10 хвилин. Вартість однієї статті - 150 рублів.