При відсутності рекультиваційних робіт по відновленню порушених земель, спостерігаються зміни мікрорельєфу. При неоднорідності ухилів поверхні гірничої виробки, на її території відбувається мікрокліматична диференціація. Інтенсивність сонячного випромінювання при ухилі не менше 6 ° зменшується більш ніж на половину. Увігнуті частини кар'єра нагріваються в денні години на 4-6 ° С більше, ніж опуклі і отримують різну кількість вологи, що призводить до неоднорідності температурного вивітрювання і поступового обвалення схилів.
Крім цього, наявність виїмок відпрацьованих кар'єрів викликає екологічні порушення. Вироблений простір кар'єру робить негативний вплив на атмосферу, літосферу, гідросферу.
Найбільш негативно гірнича виробка відкритого типу позначається на стані гідросфери. Це відноситься не тільки до водних просторів в безпосередній близькості від кар'єрних виїмки, а й віддаленим на відстані до декількох десятків кілометрів. До причин подібного негативного впливу відносяться:
- перерозподіл гідростатичного і гідродинамічного тиску підземних вод, їх дренаж з верхніх горизонтів у нижні;
- посилення надходження в відкриту гірничу виробку вод з відкритих водойм і водостоків;
- фільтрація вод атмосферних опадів внаслідок порушення поверхні.
Слід зазначити, що гідрогеологічна обстановка може змінюватися навіть при відсутності спеціальних осушувальних заходів (відкачування підземних вод), передбачаються при розробці сировини. Причиною цього є природний дренажний ефект гірничої виробки. Основними факторами, що викликають зміни гідрогеологічних умов в ареалі закинутого кар'єру, є оголення масивів гірських порід, розтин водоносних горизонтів, попереднє осушення родовища, кар'єрний водовідлив, штучна зміна поверхневого стоку, скидання кар'єрних і технічних вод. Це викликає зміни умов харчування, руху і розвантаження підземних вод, веде до широкого взаємодії водознижувальних систем з водозаборами підземних вод, спостерігається порушення режиму малих річок. Зміни умов харчування підземних вод призводить до формування глибоких і досить великих за площею депресійних лійок і зміни якості грунтових вод. Так само, спостерігається деформація поверхні землі під дією процесів суффозии, а найчастіше, через вилуговування легкорозчинних порід.
Зміна якості підземних вод також відбувається через додаткового подтока мінералізованих вод знизу або збоку.
Виробництво відкритих гірських робіт призводить до зниження рівня грунтових вод. Як правило, зниження їх рівня в ареалі покинутій кар'єрних вироблення впливає на зону почвогрунтов. Це відбувається при їх неглибокому заляганні. Несприятливі гідрогеологічні умови в ареалі відпрацьованих кар'єрів викликають зниження врожайності сільськогосподарських культур, зменшення приросту деревини, висихання і загибель насаджень. Гідрологічні зміни умов району видобутку корисних копалин визначаються масштабом робіт, їх гірничотехнічними особливостями, станом ґрунтових вод та ін. Зневоднення земель, найчастіше, приводить до зниження їхньої продуктивності або до повного її знищення в зв'язку з ерозійними процесами, розвитком суффозии і просіданням поверхні.
У різних районах вплив гірських розробок на гідрогеологічні умови прилеглих територій різне. Це вплив визначається особливостями літологічного розрізу і тектоніки району, обводнення, умов харчування і розвантаження водоносних горизонтів, інтенсивності проведення робіт по видобутку копалин, способів осушення гірничих виробок та ін.
Більшість впливів на атмосферу з боку відкритої кар'єрних вироблення відбувається на стадії розробки (проведення вибухових робіт, екскавації і переміщення транспортних потоків). Однак і після завершення робіт без здійснення відповідних рекультиваційних робіт в його ареалі матимуть місце такі явища, як здування пилу і виникнення застійних аеродинамічних зон.
В ареалі розташування відпрацьованого кар'єру через вивітрювання порід укосів і підстави в радіусі 2 км спостерігається перевищення санітарних норм по запиленості. Одним із потужних джерел пилевиделеній на кар'єрі є пилять поверхні укосів і уступів, сухі пляжі хвостосховищ. При вітряній сухій погоді пил з цих поверхонь піднімається в повітря і розноситься на значні відстані від кар'єру. За даними підприємства "Алюміз", тільки на прилеглих до кар'єру видобутку вапняку і самородної сірки "Західний" Красноярського району територіях на відстані більше 1 км від бровки кар'єра, концентрації доломітового пилу в повітрі приземних шарів атмосфери становили від 4 до 10 ГДК.
Дослідження проблеми запиленості прікарьерной території показують, що запиленість повітря на відстані 500 м від хвостосховища становить 1,5 - 3,3 кг / м3 при швидкості вітру 4-6 м / с і 11,7 - 32,4 кг / м3 при швидкості вітру 6-8 м / с. З 1 га сухої поверхні хвостосховищ може нестися до 2-5 т на добу дрібнодисперсного пилу. Підвищена запиленість атмосферного повітря в ареалі гірничої виробки істотно впливає на флору району. Так, в районі розташування відпрацьованих кар'єрів відкритої розробки Агаповскій доломітового і Смеловского вапняного родовищ (район м Магнітогорська) спостерігається деградація хвойних порід дерев. Результати дослідження понад 500 сосен і ялин показали, що основною причиною деградації є перевищення концентрації в атмосферному повітрі вапняно-доломітового пилу. Як явного ознаки деградації певно виражену апикальное опущення гілок хвойних дерев.
У разі ж глибоких кар'єрів, при глибині виробки понад 100 м відбуваються зміни компонентного складу атмосферного повітря всередині відпрацьованого кар'єру. У зв'язку з цим, слід зазначити, що вплив кар'єрних виробок Самарської області на стан повітряного басейну менш істотно, ніж забруднення гідросфери та деградація земель. Це пояснюється відносно невеликими обсягами видобутку сировини для задоволення потреб місцевої промисловості будівельних матеріалів порівняно, наприклад, з гірничими виробками кам'яного вугілля на Кузбасі.
Ще одним суттєвим негативним впливом на навколишнє середовище є утворення стихійних неорганізованих звалищ твердих побутових і промислових відходів у виробленому просторі кар'єрів, що супроводжуються зміною якості атмосферного повітря, грунтових вод і грунтів в ареалі гірничої виробки.
4.1 Екологічні проблеми розробки кар'єрів корисних копалин
Забруднення повітря. Ведення гірничих робіт як в кар'єрах ви-викликають забруднення повітря газами і твердими частинками. Вельми активно відбувається рознос речовини по повітрю і його акумуляція поблизу джерел виносу. Велика кількість пилу потрапляє в атмосферу від збагачувальних фабрик. Значними її джерелами є також буровибу-ні роботи в кар'єрах, вантажно-розвантажувальні роботи і рух важких автомати-шин по грунтових дорогах, деякі види переробки руди. Насичення повітря пилом відбувається за рахунок розвівання відкритих відвалів та інших оголених місць.
Серйозні проблеми створює надходження сильно запиленого повітря з кар'єрів в результаті вибухів, земляних і навантажувально-розвантажувальних робіт. Один 27-тонний автосамосвал забруднює за зміну до гранично допустимого рівня 3,7 млн.м 3 повітря. При потужних вибухи (до 500-700 т вибухових речовин) маса підриваються порід зазвичай становить 2 млн.т, а обсяг пилогазового хмари - 15-20 млн.м 3. Підраховано, що в умовах Криво-го Рогу з такого хмари протягом 4 годин в радіусі 4 км поширюється на приле-гающие земельні угіддя від 200 до 500 т пилу з розміром частинок 1,5 мкм і менше. Істотно також, що виділяються при вибухах шкідливі гази вимагають для разбана-лення до безпечних концентрацій на кожні 500 кг вибухових речовин 1,7-2,0 км 3 свіжого повітря.
У світі щорічно відбивається за допомогою вибухо-вов близько 10 млрд. М 3 гірської маси. Неважко підрахувати обсяг сумарного пилогазового хмари. Він досягає 75-100 км 3 щорічно. При цьому кількість разносимой пилу може бути оцінений в 1,0-2,5 млн.т.
Водозниження як захист від затоплення. Найбільші труднощі при гірських розробках виникають через приплив підземних вод. Відомі лише поодинокі слу-чаї, коли кар'єрні виїмки повністю захищали водонепроникними перемич-ками-завісами. Наприклад, на родовищі сірки Тарнобжек в Польщі була створена кільцева завіса зі штучного водонепроникного матеріалу. Правда, є ідея вести деякі розробки взагалі під водою.
Однак переважна більшість кар'єрів захищаються від припливу підземних вод шляхом їх відкачування. Найзначніші заходи такого роду про-водяться в басейні р.Рейн (район м.Кельн). Тут при відпрацюванні пластів бурого вугілля відкритим способом відкачується в середньому до 1 км 3 підземних вод в рік. Дуже зна-ве роботи з водопониження проводяться при видобутку рудних корисних іско-паєм. Площа, охоплена водозниження в районі Курської магнітної аномалії (КМА), досягла 250 тис.га.
При наявності депресійних лійок зміна рівня підземних вод спостерігається навколо них в межах всіх підрозділів рельєфу - днищ долин, схилів і водораз-слушних просторів. Отже, охорона діючих кар'єрів від затопило-лення за допомогою відкачок призводить до корінного порушення кругообігу води в таких районах.
Порушення стану поверхневих вод. Водоотбор і пов'язане з ним поні-ються рівня підземних вод призводить до зменшення підземного стоку в річки і водо-еми. При значних водозниження в межах депресійних зон у всіх по-поверхневих джерелах виснажуються запаси води, знижується водність річок, падає рівень озер і водосховищ, висихають болота, зникають джерела, струмки і дрібні річки.
Скидання відкачуваних і стічних вод призводить до значного збільшення водно-сти струмків і річок. Сток малих і середніх річок в межень завдяки цьому місцями віз-розтане в 1,5-3 і більше разів. Зокрема, в районі КМА, за рахунок відкочений підземних вод, особливо з недреніруемие водоносних горизонтів, різко збільшилася водність деяких річок. Так, наприклад, середньорічний стік р. Оскольца збільшився на 21-108%, р. Черні на 20-30%. І це відбулося незважаючи на те, що обидві річки "підвішені" на значних ділянках над Депрессионная воронками рівня підземних вод і істотну частку своїх вод (до 1/5) втрачають в результаті інфільтрації. Штучне збільшення витрат води в деяких річках призводить до підвищення на окремих ділянках рівнів підземних вод, затоплення і підтоплені-нию земель.
4.1 Геологічні проблеми розробки кар'єрів корисних копалин
Процеси в літосфері. Масований наступ гірничодобувної про-мисловості на надра Землі викликає прояв широкого спектру процесів на поверхні і всередині літосфери. Частина їх виникає як прямий результат дії механізмів, вибухів, що розчиняють речовин і мікроорганізмів, за допомогою яких здійснюється видобуток. Поведінка порід, що складають уступи, борта і відвали на карь-ерах залежить від географічних, геологічних, гідрогеологічних, інженерно-геологічних і гірничотехнічних умов. Як правило, на ділянці розташування відпрацьованого кар'єру спостерігаються ландшафтні зміни, порушується геоморфологія, змінюються гідрологічний і гідрогеологічний режими, відбувається забруднення підземних горизонтів. Райони, в яких є великі поклади щебеню, доломіту, суглинків, глин, самородної сірки, при розробці родовищ постраждали настільки, що відновити природний ландшафт на площах в тисячі гектарів уже практично не можливо.
Вивітрювання і грунтоутворення. Породи, оголені при утворенні виробок-ток і завантажених у відвали, в поверхневому шарі піддаються інтенсивному вивет-Рівань.