Горнотехническая рекультивация

ГОРНОТЕХНИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ (а. mining-engineering recultivation; н. bergtechnische Rekultivierung; ф. remise en culture miniere et technique; и. diversiones mineras) — комплекс горнотехнических работ по восстановлению природного ландшафта, изменённого в результате открытой разработки месторождений полезных ископаемых. Благодаря горнотехнической рекультивации в CCCP ежегодно возвращается для народно-хозяйственного использования около 20 тысяч га земель.

Горнотехническая рекультивация — первый этап комплекса работ по рекультивации земель (второй этап — биологическая рекультивация). Задача горнотехнической рекультивации — подготовка нарушенных земель к проведению мероприятий по восстановлению плодородия, производству сельскохозяйственных и лесохозяйственных работ, а также работ по освоению водоёмов. Виды работ при горнотехнической рекультивации, согласно дальнейшему использованию восстанавливаемых земель, соответствуют общим направлениям рекультивации: сельскохозяйственному (создание на нарушенных землях сельскохозяйственных угодий); лесохозяйственному (лесонасаждения эксплуатационные, озеленительные, почвозащитные, водоохранные и т.п.); водохозяйственному (водоёмы различного назначения); рекреационному (культурнооздоровительные мероприятия); природоохранному (посадка насаждений с целью озеленения и консервации отвалов, хвостохранилищ и горных выработок); строительному (застройка жилыми и промышленными зданиями и сооружениями).

Основные объекты горнотехнической рекультивации; отвалы вскрышных пород и выработанные пространства карьеров. Горнотехническая рекультивация включает: снятие и складирование плодородного слоя почвы; селективную разработку и укладку в отвал пород вскрыши с различными агрохимическими свойствами; устройство дренажной сети для предотвращения заболачивания восстанавливаемой территории; строительство въездов и дорог на отвалах; полную или частичную планировку поверхности отвалов; выполаживание, террасирование и стабилизацию откосов отвалов; мелиоративные мероприятия (известкование, гипсование); создание ложа и берегов водоёмов; покрытие поверхности плодородным слоем почвы. При подготовке отвалов в процессе горнотехнической рекультивации к сельскохозяйственному освоению их поверхности (предпочтительнее квадратной формы) придают односторонний уклон 3-5° (для стока воды), а участкам — продольный уклон не более 10°, поперечный — не более 4°. При подготовке под зерновые культуры и многолетние травы в условиях Урала и Сибири мощность корнеобитаемого слоя почвы предусматривается не менее 0,8 м, почвенного — не менее 0,3-0,5 м; для посадки кустарников и садов на отвалах мощность корнеобитаемого слоя 1-1,5 м; для лесов хозяйственного назначения 2,5-3 м. Подстилающий слой, служащий для защиты корнеобитаемого слоя от проникновения фитотоксичных элементов из отвальных пород, может формироваться из песков. Мощность его не меньше высоты капиллярного подъёма воды в отвальной массе. Откосы отвалов для различного хозяйственного использования выполаживают. Им придают сплошную или террасную форму. При сплошной форме откоса угол выполаживания выбирается из условий обеспечения роста растений, предотвращения эрозии почвы и возможности механизации сельскохозяйственных работ. В зависимости от свойств пород вскрыши, целей использования и формы откосов угол выполаживания 10-28°. Наибольшая высота террасы 5 м (при поперечном уклоне террасы до 1,5-2°).

Технология работ при горнотехнической рекультивации определяется главным образом принятой системой разработки месторождения, физико-географическими условиями его расположения, ценностью отчуждаемых земель и направлением их дальнейшего использования; от механизации схемы отсыпки, формирования отвалов и их рельефа зависят объёмы работ по горнотехнической рекультивации.

При бестранспортной системе разработки горнотехническая рекультивация отвалов связана с большими объёмами работ по первоначальной планировке поверхности. Вызываются они сложностью рельефа, имеющего форму параллельных гребней, расстояние между которыми до 20-30 м, или рядов конусов с перепадом высотных отметок до 10-12 м. Обычно такие отвалы предназначены для лесохозяйственного, рекреационного и т.п. освоения. Если вскрышная толща слагается из потенциально плодородных и токсичных (или скальных) пород, то прибегают к их селективной укладке в отвал с тем, чтобы на поверхность отвала размещать только плодородную часть вскрышных пород. В целях снижения затрат на горнотехническую рекультивацию стремятся к выполнению максимально возможного объёма работы в ходе отвалообразования. На месторождениях с мощностью плодородной части вскрыши 8-10 м применяется схема ведения работ, предусматривающая установку драглайнов на предотвале и на вскрышном уступе. В заходке первоначально разрабатывается верхняя (плодородная) часть вскрышной толщи, укладываемая вскрышным драглайном в предотвал. Последний служит площадкой для отвального экскаватора, который с одного места стояния разрабатывает нижнюю (токсичную или индифферентную) часть заходки, укладывая породы в основание отвальной заходки верхнего яруса отвала. Перед передвижкой на новое место (по фронту) отвальный драглайн производит переэкскавацию плодородной части вскрыши в верхнюю часть отвального гребня. На месторождениях с мощностью потенциально плодородных пород менее 8 м применяют схему, по которой при укладке потенциально плодородных пород в межгребневое пространство драглайн смещается на расстояние до половины ширины заходки.

При усложнённой транспортно-отвальной системе, применяемой на месторождениях с мощным слоем плодородных пород во вскрышной толще, производится селективная разработка с укладкой потенциально плодородной части вскрыши драглайном. Роторный экскаватор разрабатывает верхнюю плодородную часть вскрыши, которую с помощью консольного отвалообразователя размещают во втором ярусе. Отсюда производится её переэкскавация драглайном на поверхность верхнего яруса. Последующее распределение по отвалу плодородных пород из образуемых штабелей может осуществляться драглайном, бульдозером, погрузчиком. Если разработка пород на верхнем вскрышном уступе ведётся роторным экскаватором и он попеременно вынимает плодородную и неплодородную части вскрыши, то применение консольного отвалообразователя позволяет производить раздельную укладку этих пород на верхнем ярусе отвала.

При транспортной системе разработки объёмы работ по первоначальной планировке поверхности отсыпанных отвалов значительно меньше, чем при бестранспортной. Для первоначальной планировки используют бульдозеры, грейдеры. При этой системе разработки в верхний ярус или в верхнюю часть яруса отвала также укладываются плодородные породы. Горнотехническая рекультивация откосов внешних отвалов, конечных бортов карьеров заключается в их выполаживании и террасировании. Выполаживание откосов может быть совмещено со строительством насыпи. При этом драглайн, установленный на нижнем ярусе, во время прямого хода укладывает впереди себя основную часть поступающих пород и возводит из них двухъярусную насыпь, а породы с благоприятными для биологической рекультивации свойствами укладывает в откосную часть верхнего яруса. При обратном ходе драглайн перемещает часть породы из откосной зоны верхнего яруса в откосную зону нижнего яруса, формируя на поверхности откосов слой плодородной вскрыши и обеспечивая заданный угол заложения откосов. Драглайны с радиусом разгрузки 60-100 м при работе по данной схеме в состоянии сформировать углы заложения откосов 10-25°. По достижении отвалами границ отведённой площади откосы выполаживаются драглайнами, бульдозерами, погрузчиками и мехлопатами.

Высота террас зависит от средств механизации отвалообразования и достигает значения, равного высоте верхнего отвального подступа. Технологическая схема позволяет в ходе отвалообразования сформировать слой плодородных пород на всей поверхности откоса.

При нарушении горными работами и отвалами земель, содержащих почвенный слой, обязательна его селективная разработка и сохранение. Для этой цели на карьерах чаще всего применяют бульдозеры, скреперы, погрузчики, грейдер-элеваторы и др. в сочетании с автомобильным, конвейерным и железнодорожным транспортом. В CCCP (например, на карьерах KMA) и за рубежом находят применение гидродоставка и укладка плодородных пород в рекультивируемые отвалы. Структура и основные агротехнические свойства плодородных пород после гидроукладки сохраняются полностью, к тому же после обезвоживания пород на отвале создаётся благоприятный для сельскохозяйственного освоения рельеф.

На горнотехническую рекультивацию приходится 80-90% общих затрат, предназначенных для рекультивации ландшафта. Основную долю расходов по горнотехнической рекультивации земель для сельскохозяйственного использования составляют затраты на селективную выемку и укладку почвенного слоя. При совмещении горнотехнической рекультивации с основными технологическими процессами (вскрышные и отвальные работы) затраты снижаются более чем в 2 раза. Расходы на рекультивацию земель относятся на себестоимость добытого полезного ископаемого.