Технологии рекультивации и обустройство нарушенных земель в Западной и Восточной Сибири

Юронен Юрий

Таблица 3.1

Характеристики породных отвалов действующих разрезов Канско-Ачинского угольного бассейна

На протяжении ряда лет (с 2000 г.) на разрезе «Бородинский» систематически отслеживалось формирование двух наиболее крупных оврагов – на внутреннем отвале в выработанном пространстве разреза и на внешнем отвале «Западный» (рис. 3.2).

Практика показывает, что отсыпка вскрышных отвалов по ГОСТам и методикам 1970–1980 гг. резко снижает экологическую эффективность материальных и финансовых затрат угольных разрезов –

сокращается площадь рекультивированного отвала, сокращается площадь естественно-природного ландшафта, на котором отсыпан отвал. Кроме того, к негативному экологическому воздействию на окружающую природную среду мы причисляем вынос из тела отвала углесодержащих пород, которые при контакте с атмосферным воздухом начинают возгораться, – в результате в атмосферу попадают оксиды углерода, азота, сернистый газ, бензапирен и др.

Формирование овражно-балочных систем на породных отвалах имеет двоякий экологический негативный аспект: с одной стороны, сокращается площадь рекультивированного отвала, уходящего под овраг, а с другой – вынос горных пород из тела отвала сокращает: а) площадь рекультивированных нижележащих ярусов отвала; б) площадь земель, находящихся в природном состоянии. Как показывает анализ морфологического состава пород, выносимых из тела отвалов, это аргиллиты и углистые аргиллиты, некондиционный уголь. Эти породы обладают низкой биологической продуктивностью, поэтому весьма длительное время вывалы горных пород не подвержены зарастанию травянистой и древесно-кустарниковой растительностью. В этих условиях финансовые, материальные затраты на рекультивацию земель и человеческий труд совершенно бессмысленны.

Рис. 3.2. Фрагменты формирующегося оврага на отвале «Западный»: а – стартовая водосборная канава глубиной до 1,0 м; б – средняя часть оврага на поверхности отвала глубиной 1,5-2,0 м; в – место перехода оврага с поверхности на откос отвала; г – откосная часть оврага

Отвал «Западный» был отсыпан в 1970-е гг. В его южном секторе в приоткосной полосе по верху отвала карьерным экскаватором была пройдена траншея для сбора и аккумуляции талой и дождевой воды. Однако такая конструкция отвала сыграла крайне негативную роль в обеспечении целостности рельефа отвала. Собранная вода подмыла внешний – южный – борт траншеи. Вследствие этого произошел залповый прорыв огромного объема воды на откос отвала. Результатом этого явилась глубокая промоина в теле отвала.

Так было положено начало формированию оврага – самого крупного в настоящее время. Появлению на поверхности отвалов значимых объемов талой воды в весенний период способствует интенсивное прогревание горизонтальных площадей отвалов за 7–10 дней на водосборной площади 60 га. Перепад рельефа отвала «Западный» и отвала «Южный» составляет 15–16 м. Уклоны поверхностей обоих отвалов ориентированы в западном направлении. В результате в месте врезки оврага в отвал формируется водоток в объеме 40–60 тыс. м³, перепускаемый по основанию оврага. Это самое низкое место на отвале с высотной отметкой 315 м. Направление водотоков показано на рис. 3.3.

Прогнозирование динамики параметров оврага проводили по двум направлениям: интенсивное во времени воздействие природных факторов – пессимистический вариант и слабое – растянутое во времени – оптимистический вариант. В моделировании учтено действие следующих природных факторов: толщина снежного покрова принята в диапазоне 30–60 см; температура воздуха – в диапазоне 5–15°; период снеготаяния – 8–16 дней; количество осадков и интенсивность их выпадения – в диапазоне 5–20 мм/сут. По первому варианту овраг займет примерно 60 % площади отвала и по второму – от 16 до 22 % (рис. 3.4).

В период наблюдений условия формирования водостока значительно отличались по годам. В весенний период водосток формировался как в результате интенсивной солнечной радиации

при резких перепадах температур на протяжении суток, так и в результате вторжения теплых воздушных масс с одновременным выпадением осадков. Водосток проходил по хорошо и слабо промерзшей почве. В летний период водосток также формировался в разных условиях: дожди выпадали на влажную уплотненную, на сухую переуплотненную почву и т.п.

Количество осадков составляло от 0,5 до 44,6 мм, интенсивность их выпадения: максимальная – 0,13–1,65 мм/мин, средняя – 0,0128–0,49 мм/мин. Продолжительность выпадения осадков от 7 до 753 мин.

По состоянию на 30.11.2013 архитектура оврага выглядит следующим образом (рис. 3.5). Его глубина составляет 53 м, длина 150 м. Створ (поперечное сечение) меняется на всем его протяжении. Участок АВ расположен в теле отвала, его начало находится на расстоянии 30 м от откоса отвала. На этом участке водные потоки сливаются вниз по стенкам оврага и затем, вымывая грунт отвала, движутся вниз по участку ВС. Этот участок имеет более крутые углы откосов. На нем водным потоком происходит вертикальное прорезание дна оврага и вымывание грунта. На участке CD DE по водосбросной траншее вымытый грунт перемещается далее на природный ландшафт и в природные водоемы.

Сплошные линии – перспективные контуры образующегося оврага; пунктирными линиями обозначены контуры осаждения перемещаемого грунта в процессе оврагообразования; фигурная стрелка – направление перемещения грунта; пунктирные стрелки – направления развития образующегося оврага; широкие стрелки – основные направления движения талой воды в период снеготаяния.

Рис. 3.3. Прогнозная схема образования оврага на внешнем отвале «Западный» (оптимистический вариант)

Черной сплошной линией обозначены контуры оврага на поверхности отвала; белой пунктирной линией показаны контуры нижней бровки формируемого вторичного отвала горных пород, вынесенных водотоками из тела породного отвала

Рис. 3.4. Прогнозная схема формирования локальной овражно-балочной системы на внешнем отвале «Западный» (пессимистический вариант)

Рис. 3.5. План (а) и продольный профиль (б) оврага на южном склоне внешнего отвала «Западный» (разрез «Бородинский»)

Геометрические параметры оврага на внешнем отвале «Западный» разреза «Бородинский» представлены в табл. 3.2.

На протяжении 2000–2012 гг. на породных отвалах разреза «Бородинский» проводился экологический мониторинг загрязнения воздушного бассейна газами, образующимися в результате свободного горения на атмосферном воздухе углесодержащих пород, вынесенных водотоками из тела породного отвала. Результаты даны в табл. 3.3.

Результаты наших исследований на породных отвалах разреза «Бородинский» отражают экологическую картину на подобных угольных предприятиях с вероятностью 92–95 %, поскольку все без исключения технологии ведения горных работ на разрезах «Березовский», «Назаровский», «Переясловский» предусматривают зачистку кровли угольного пласта и в дальнейшем смесь угля с покрывающими угольный пласт вскрышными породами размещается в теле породного отвала. С вероятностью 92–95 % можно рассмотреть адекватное загрязнение воздуха горящим углем. По нашей оценке, в результате водной эрозии на породных отвалах трех разрезов в атмосферный воздух попадает в течение календарного года оксида углерода, оксида серы, сероводорода, оксидов азота, бензапирена 3 150 т, 35–36 т, 66–68 т, 0,12–0,14 т и 230 кг соответственно.

Конец ознакомительного фрагмента.