Добыча минерального сырья приводит к формированию специфических антропогенных ландшафтов, которые называют горнопромышленными. Своей площади они уступают сельскохозяйственным и лесохозяйственным, но в отдельных горных районах достигают площади в тысячи гектаров.
Масштабы воздействия на природу в горнопромышленных комплексах огромны. Наиболее неблагоприятными по степени негативного воздействия на окружающую среду горные предприятия, осуществляющие открытую разработку месторождений, - карьеры. Их размеры могут быть весьма значительными - глубина более 500 м, ширина карьерного поля - около 5 км, а размещение раскрошенных пород требует площади во много тысяч гектаров. В результате нарушается литогенные основа ландшафтов, на поверхности оказываются глубинные породы, вызывает смещение всех химических процессов. Также экологические проблемы открытого способа добычи полезных ископаемых связаны с интенсивным загрязнением (опылением) атмосферного воздуха в зоне разработок и изменением гидрогеологических условий не только в самом карьере, но и на прилегающих территориях.
В горнопромышленных ландшафтах происходит энергичная перестройка поверхности, в результате чего формируется так называемый техногенный неорельеф. При этом масштабы перестройки столь существенны, что в науке сформировалось понятие "антропогенного орогенеза".
Определяют два типа форм техногенного рельефа:
- Положительный (аккумулятивный) - отвалы, терриконы, насыпные и намывные поверхности;
- Отрицательный (вербальной) - шахты, карьеры, выемки и др.
Под влиянием открытых разработок происходит полное или частичное уничтожение первичной растительности, почв, резкое нарушение биологической продуктивности экосистем. Новые биоценозы, как правило, однообразными и случайными по составу видов, примитивными по структуре, малоустойчивыми и часто не способны к самовоспроизведению. Часто новые экотопы осваиваются организмами не в почве, а на специфическом минеральном субстрате.
Также открыты разработки вызывают значительные изменения гидрологического режима территории. Сами карьеры тратят огромное количество воды, с чем связано усыхание и истощения грунтовых вод в районах действующих карьеров, причем изменения охватывают территории, которые примерно в 25 раз больше, чем сам карьер. Напротив, в равнинных районах часто возникает локальное заболачивание территории, которое усугубляется нарушением естественного стока аккумулятивными формами неорельефу. И наконец, для регионов открытых карьерных разработок характерно загрязнение природной среды, то есть атмосферного воздуха, вод, почвенно-растительного покрова продуктами выветривания глубинных пород, а также промышленными выбросами, газами в результате пожаров на отвалах и терриконах.
После завершения горных работ на нарушенных территориях должно осуществляться их восстановления, то есть рекультивация (от лат. Rе - восстановление или повторность действия или явления и cultus - возделывание, ввода, разводки; дословно "введение в использование", повторное использование). Рекультивация земель - это комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды в соответствии с интересами общества. Любое строительство, добыча полезных ископаемых, геологоразведка и т.д. не могут начинаться, пока не будет разработан проект рекультивации нарушенного почвенного покрова. Итак, рекультивация земель - один из эффективных мер в решении вопросов рационального использования земельных ресурсов и проблемы охраны природы в целом. Рекультивации подлежат все земли, изменяются в рельефе, почвенном покрове, материнских и подстилающих породах, которые происходят или уже произошли в процессе горных, строительных, гидротехнических, геологоразведочных и других работ.
Основная задача рекультивации заключается в том, чтобы доказать нарушенные земли в состояние, пригодное для их использования в сельском, лесном, рыбном хозяйствах, для промышленного и коммунального строительства, создание тепличных хозяйств и зон отдыха, то есть по назначению. Рекультивация также имеет социальное значение - воспитание бережного отношения к природным ресурсам. Главной целью рекультивации является воссоздание производительности нарушенных территорий и возвращение их в пользование, что предусматривает проведение комплекса инженерных, горнотехнических, мелиоративных, сельскохозяйственных и лесохозяйственных работ.
Первые попытки рекультивации территорий, нарушенных горной промышленностью, начались еще в середине XIX в. в Германии. С начала XX в. такие работы проводились в США и Англии. После Второй мировой войны они были распространены как в США, так и почти во всех европейских странах.
Объекты рекультивации очень разнообразны - отвалы и карьерные выемки открытых разработок, различных разрезов и рудников с самыми разнообразными системами отвалообразование; территории, которые были нарушены при подземной добыче полезных ископаемых; отвалы золы и линейные нарушения поверхности при строительстве трубопроводов, дорог и других коммуникаций.
Работы по рекультивации нарушенных земель осуществляются в несколько последовательных этапов:
- Подготовительный этап включает исследования и типизация нарушенных территорий, изучение специфики условий хозяйствования на землях, подлежащих рекультивации, определения возможности дальнейшего использования земель после завершения рекультивационных работ.
- Горнотехническая рекультивация (инженерная подготовка территории к различным видам дальнейшей рекультивации) осуществляется после полной подготовки территории, подлежащей рекультивации.
- Биологическая рекультивация и переход к целевому использованию рекультивированных территорий. Работы на этом этапе направлены на окончательное восстановление плодородия и биологической продуктивности нарушенных земель, создания сельскохозяйственных и лесохозяйственных угодий и т.д.
Горнотехническая рекультивация охватывает комплекс инженерных работ:
Задавайте вопросы нашему консультанту, он ждет вас внизу экрана и всегда онлайн специально для Вас. Не стесняемся, мы работаем совершенно бесплатно!!!
Также оказываем консультации по телефону: 8 (800) 600-76-83, звонок по России бесплатный!
- Снятие и складирование плодородного слоя почвы и потенциально плодородных пород;
- Формирование отвалов шахт, карьеров, а также гидроотвалов;
- Выравнивание поверхности, выполаживание, террасирование и закрепление откосов отвалов, бортов и карьеров, засыпания шахтных провалов, закрепленные их бортов;
- Химическая мелиорация токсичных грунтов;
- Покрытие выровненной поверхности слоем плодородной почвы или потенциально плодородных пород;
- Инженерное благоустройство рекультивированной территории (построение дренажной сети, дорог, выездов и т.п.);
- Выравнивание дна и бортов карьера при создании водоемов. Объем работ горнотехнической этапа рекультивации зависит от состояния нарушенных земель и вида дальнейшего запланированного использования территории. Снятие плодородного слоя почвы является обязательным во всех видах работ по добыче полезных ископаемых, строительства промышленных, жилых и коммунальных объектов, дорог и гидротехнических сооружений, а также при отводе плодородных земель под териконникы, отстойники, ложа прудов и водохранилищ. Снят слой почвы складируют или вывозят на малопродуктивные земли, расположенные неподалеку (эродированы, песчаные, солонцы и др.), Для дальнейшего восстановления плодородия нарушенных земель.
Биологическая рекультивация - это комплекс мероприятий по созданию благоприятного водно-воздушного и питательного режимов почвы для сельскохозяйственных и лесных культур. Биологическая рекультивация может быть сельскохозяйственной или лесной. Комплекс мер биологической рекультивации земель для сельскохозяйственного использования определяется физико-химическими свойствами подстилающих пород и нанесенного плодородного слоя почвы или потенциально плодородной породы. Этот комплекс охватывает введение севооборотов, насыщенных культурами на сидеральное удобрение, внесение повышенных норм органических и минеральных удобрений, мульчирование и тому подобное.
Сельскохозяйственная рекультивация служит для подготовки земли под пашню, многолетние насаждения или природные кормовые угодья. Суровых требований следует придерживаться во время биологической рекультивации земель, которые отводят под пашню. В таком случае необходимы следующие меры: селективное отсыпки отвалов, перекрытия токсичных пород полуметровым слоем глины, потенциально плодородной породой толщиной 1,5-2 м, а также поверхностным слоем почвы, б-10-летний период восстановления плодородия с выращиванием многолетних трав, внесением высоких норм органических и минеральных удобрений. После такой рекультивации эти земли можно использовать интенсивно, так как по потенциальной и эффективной плодородием они не уступают зональным почвы. В зоне распространения плодородных черноземов под пашню следует рекультивировать не более 70% нарушенных земель. Остальные 30% отводят под откосы отвалов, терасоподибни уступы, подъездные пути, противоэрозионные сооружения. Эти земли залиснюе или залужують травами.
К специфическим особенностям земледелия в техногенных агроландшафтах следует отнести поэтапное освоение земель. То есть биологический этап рекультивации делится на два периода. В первом (мелиоративном) периоде решают коренные вопросы окультуривания рекультивированных почв подбором культур или севооборотов, внесением удобрений и другими мелиоративными мероприятиями, связанными с последующим интенсивным сельскохозяйственным использованием. Во втором периоде рекультивированные земли должны быть включены в структуру сельскохозяйственных угодий с соответствующей плановой отдачей. В зависимости от достигнутого в мелиоративном периоде уровня плодородия, такие земли отводят в категорию пахотных угодий или под кормовые культуры (улучшенные выгоны, сенокосы, пастбища). Сформированные таким образом почвы в большей степени подвергаются эрозионным процессам, поэтому в течение года необходимо иметь противоэрозийный фон.
Сельскохозяйственную рекультивацию проводят, как правило, в тех районах, где земледелие имеет большое хозяйственное значение, а почвенно-климатические условия наиболее благоприятны. Сельскохозяйственная рекультивация осуществляется на больших по площади отвалах или карьерах. Это самый дорогой вид рекультивации, поскольку к землям, где должны выращиваться сельскохозяйственные культуры, относятся высокие требования (в частности, угол наклона местности не может превышать С и др.).
Лесная рекультивация применяется чаще, так как требует меньше затрат, может быть осуществлена на токсичных почвах и в неблагоприятных условиях рельефа. При выборе древесных и кустарниковых пород для посадки на отвалах наиболее подходящими являются местные виды, приспособленные к условиям этого региона. Сначала высаживают пионерные виды, то есть породы подготовительного периода, а затем - господарчоцинни породы, которые в будущем пригодны для лесоразработок. Лесные насаждения на отвалах выполняют важную мелиоративную, почвозащитную и оздоровительную роль. Лесохозяйственная рекультивация проводится в основном там, где есть возможность восстановить участки леса с ценными сортами деревьев.
На месте старых карьеров также может осуществляться водная рекультивация, которая имеет целью:
- Создание резервов промышленных вод для нужд химической, металлургической, текстильной промышленности, энергетики и сельского хозяйства;
- Создание резервов питьевой воды;
- Создание рекреационных центров и зон.
Затопления подлежат также карьеры с высокотоксичными почвами, непригодны для других видов рекультивации. В сочетании с лесопосадками на отвалах они могут быть превращены в зоны отдыха. Водохозяйственная рекультивация проводится в основном на тех карьерах, которые после отработки заполняются грунтовыми и дождевыми водами. Такие искусственные озера упорядочиваются, в них запускается рыба, их берега озеленяются.
Рекреационная (от лат. Recreatio - восстановления сил, отдых) рекультивация выполняется вблизи городов и крупных населенных пунктов с целью создания зон отдыха. В основном ее сочетают с водохозяйственной и лесохозяйственной рекультивацией (озера в карьерах в порядок, на берегах сооружают пляже, базы отдыха, высаживают деревья, кусты).
Санитарно-гигиеническая рекультивация осуществляется для консервации нарушенных земель, прекращения вредного воздействия карьеров, отвалов на окружающую среду (например, чтобы свалку НЕ загрязняло воздух и подземные воды), если по каким-то причинам использования нарушенных земель считается нецелесообразным.
Строительная рекультивация - это подготовка нарушенных земель под строительство жилых домов, спортивных площадок, промышленных предприятий, складов и т. Д. Карьеры при этом засыпают отвальными породами, их стенки выравнивают, подводят дороги, теплотрассы, выполняются мелиоративные работы (дренаж и т.д.). Подземные выемки в целях рекультивации используются как хозяйственные помещения для размещения складов, архивов, хранилищ газа, жидкого топлива и др.
В случае шахтного добычи полезных ископаемых пустая порода вновь возвращается в выработке штреки. В случае невозможности такого варианта создают внешние отвалы (терриконы, териконникы), под которые отводят малопродуктивные земли или овраги. После 2-3-летнего осадки отвалы выравнивают, покрывают потенциально плодородной породой слоем почвы и передают для биологической рекультивации. При подземном добыче полезных ископаемых в результате оседания может деформироваться поверхность почвы. В зависимости от характера этой деформации в пределах шахтного поля на поверхности снимают слой почвы, провалы засыпают, разравнивают и после окончательного оседания вновь выравнивают и покрывают слоем почвы.
Во время геологоразведочных работ гумусовый слой почвы снимают полностью. Кроме того, снимают 50 см горизонта, переходного к породе, отдельно складируют, устраивают резервуары для хранения промывочных жидкостей, используемых в процессе бурения. После окончания бурения сняты слои почвы и почву возвращают на прежнее место. Если необходимо, проводят химическую мелиорацию и вносят повышенные нормы органических удобрений.
Итак, сделаем некоторые выводы. Недра Земли используются человеком с различными целями, в частности для:
- Добыча полезных ископаемых;
- Хранение жидких и газообразных полезных ископаемых в естественных и искусственных хранилищах;
- Строительства различных сооружений, хранилищ и даже целых заводов;
- Прокладка транспортных коммуникаций (метро, трубопроводов);
- Захоронение токсичных промышленных и сточных вод.
Главное направление использования недр - это добычи минерального сырья. Среди многочисленных видов деятельности человека есть два, которые имеют особое значение, поскольку от них зависит существование общества: во-первых, это сельское хозяйство, которое производит продукты питания, во-вторых, добыча из недр Земли энергетического и минерального сырья, без чего невозможно функционирование всех других отраслей хозяйства. При этом если увеличение производства продуктов питания прямо пропорционален росту численности населения, то повышение энергоемкости и материалоемкости современного производства намного его опережает. Как свидетельствуют статистические данные, при увеличении населения в 4,5 раза потребность в энергии возрастает в 12 раз, а материалов, добываемых из недр Земли, - в 9 раз.
По данным ООН, из недр Земли ежегодно добывается около 20 млрд т полезных ископаемых. При этом вместе с полезными ископаемыми из недр на поверхность поднимается еще больше пустых пород (по оценкам, 150 млрд. т в год). Всего же за всю историю человечества, начиная от бронзового века, было выплавлено 16 млрд. т различных металлов, в т. Ч. В течение последних 45 лет - 11 млрд. т. С середины XVI до середины XX в. потребление человечеством железа возросло в 5 тыс. раз, и темпы его добычи удваиваются каждые 10 лет.
В современных технологий добычи и переработки полезных ископаемых только 1-5% вещества, добываемого из недр, используется в виде продукции, а остальное идет в отвалы и отходы. По данным ученых, в верхней десятикилометровой толще литосферы 99% ее массы составляют 12 химических элементов: О, Si, Al, Рb, Са, Nb, К, Мg, Н, Те, С и Сl. Остальные элементы содержатся в очень небольших объемах. Между тем человечество использует все элементы таблицы Менделеева, но в разных количествах. За последние десятилетия огромное значение для экономики всех стран приобрели нефть, газ, алюминий, титан, хром, никель, кобальт, уран, марганец, свинец и олово. Международные эксперты считают, что при таких темпах потребления разведанные запасы этих полезных ископаемых на материках будут исчерпаны через несколько десятилетий.
Как уже было отмечено, не все месторождения полезных ископаемых открыто и взято на учет. Особенно это касается слоев литосферы глубже 3-4 км, изученных очень плохо. Кроме того, огромные запасы минералов содержит Мировой океан, где есть месторождения нефти и газа, железо-марганцевые и фосфоритовые конкреции, россыпные месторождения золота, платины, алмазов, редких металлов и т. Пока эти богатства используются очень мало.
В связи с исчерпанием месторождений во многих случаях становится экономически выгодным перерабатывать так называемые некондиционные руды с низким содержанием полезных компонентов, которые ранее шли в отвалы. Например, до Второй мировой войны в Криворожском железорудном бассейне железо добывалось из руд, содержащих не менее 50% этого элемента, бедные руды шли в отвалы. После войны кондиционными стали считаться руды с содержанием 46% железа, поэтому стало экономически выгодным перерабатывать накопленные в больших количествах отвалы.
Другим примером может быть изучение возможностей добычи нефти с битуминозных песчаников, большие запасы которых в США. При нынешних ценах на нефть на международном рынке добычи такой нефти экономически нерентабельно. Но нефтяной кризис, разразившийся в 70-х годах XX в., Заставила ученых США заняться разработкой технологии добычи топлива из битуминозных песчаников. Было вложено большие средства в научные исследования, в результате чего себестоимость добываемой таким способом, удалось снизить в несколько раз. Нефть из обычных месторождений все дорожает, поэтому в случае увеличения ее себестоимости вдвое, по сравнению с ценами 1990, станет экономически выгодно добывать ее из песчаников.
Большие возможности экономии и рационального использования ресурсов имеют и месторождения, которые разрабатываются сегодня в мире. Речь идет прежде всего о снижении количественных и качественных потерь полезных ископаемых при их добыче. Количественные потери обусловлены тем, что часть руды или угля остается под землей - на участках между блоками и между шахтами, в так называемых охранных целиках (столбах породы, не исключен в процессе разработки для предотвращения обвалов кровли). Качественные потери вызываются тем, что во время добычи часть руды смешивается с пустыми породами, в результате чего содержание металла в руде оказывается ниже, растет зольность угля и др.
В случае добычи полезных ископаемых открытым способом потери значительно меньше (10-12%), чем при подземном, шахтном способе (30-40%). Однако не каждое месторождение можно разрабатывать открытым способом, а также при этом возникают другие нарушения природной среды. Немалую экономию ресурсов дает применение новейших технологий добычи полезных ископаемых: скважинного гидродобування и выщелачивания, подземного выплавки серы, газификации угля в недрах и др. Очень перспективными считаются микробиологические методы добычи полезных ископаемых: выведено такие штаммы бактерий, которые, раскладывая сульфиды и другие соединения металлов с очень бедных руд, переводят в растворимую в воде форму, откуда они после этого могут быть удалены экономически выгодным способом.
Статью подготовил директор по развитию предпринимательства и конкуренции ОАО "Акса" Корчагин Юлиан Андриянович. 
