Геоэкологические проблемы разработки карьеров полезных ископаемых

       Деградация  вечной мерзлоты. Это обычный процесс в условиях непрерывного отепляющего воздействия на них при различных мероприятиях. Создание при добыче полезных ископаемых наземных и подземных сооружений, их обогрев и вентиляция, а также откачка подземных вод - все это приводит к протаиванию пород. На Крайнем Севере России строительство рудников и сопутствующих им комплексов наземных и подземных сооружений вызвало изменение мерзлотных и геологических условий. В пределах поселков с отапливаемыми зданиями происходит оттаивание пород. Глубины оттаивания под зданиями изменяются от 14 до 50 м в зависимости от габаритов здания и температуры внутри помещения. 

       5. Способы решения геоэкологических  проблем 

       Усиление  мер, препятствующих чрезмерному ухудшению качества окружающей среды в районах добычи полезных ископаемых, осуществляется одновременно с ростом извлечения полезных ископаемых. В отечественной и зарубежной практике разработки рудных месторождений накоплен опыт применения эффективных мер по снижению нарушений поверхности. При отработке месторождений открытым способом или с обрушением вмещающих пород на подземных рудниках, характеризующихся наибольшими масштабами нарушения земель, принимаются меры по снижению этого ущерба.

       На карьерах находят применение системы разработки с внутренним отвалообразованием. Появились схемы разделения карьерного поля, когда первоначально часть карьера отрабатывают с временным складированием пород вскрыши на борту карьера, а оставшуюся часть отрабатывают с внутренним отвалообразованием и направляют заскладированные породы в выработанное пространство.

       Представляют  интерес попытки добычи полезных ископаемых открытым способом из-под  воды, заполняющей выработку, с целью  сохранения уровня грунтовых вод.

       Площадь отчужденных для размещения отвалов  и хвостохранилищ земель сокращают, внедряя следующие мероприятия:

        1) размещение отвалов на непригодных  и малопригодных для сельского хозяйства землях;

       2) использование пустой породы  и снимаемого при промышленном строительстве почвенного слоя для улучшения прилегающих участков неудобий (оврагов, лощин, малопригодных земель);

        3) совершенствование самого процесса  отвалообразования (выбор способа отвалообразования с наименьшим отчуждением земель или с возможностью осуществления быстрой и простой схемы рекультивации);

       4) своевременная рекультивации отвалов  пород.

       К мерам по борьбе с загрязнением атмосферы  пылью и аэрозолями при открытых разработках относятся:

       1) подавление, связывание и улавливание  пыли в процессе буровзрывных и погрузочно-транспортных работ (мокрое бурение, бурение с отсосом пыли, применение взрывов без развала горной массы, орошение водой и растворами, применение пен и др.);

       2) нанесение на отвалы, борта карьеров  и карьерные дороги эмульсионных  и пленочных покрытий, а также  их орошение;

       3) биологическая рекультивация отвалов и карьерных выемок;

       4) утилизация отвальных пород.

       Меры  по улучшению состояния водных ресурсов направлены на снижение влияния на них рудничных и карьерных вод. Различают профилактические и радикальные меры.

       Первые  включают:

        1) уменьшение водопритоков в горные  выработки путем организации предварительного осушения, заградительного дренажа (в том числе контурного и с использованием систем водопонизительных и водопоглощающих скважин, обеспечивающих минимальное изменение водных объектов прилегающих территорий), поглощающего дренажа с обособленным отводом воды, изоляции водоисточников, например, водонепроницаемыми завесами (экранами), надежных систем канализирования ливневого и талого стока с территории горного отвода, откачек скоплений талых и дождевых вод из зон оседания и обрушения поверхности, расхода технологической воды в соответствии с нормами;

       2) направление водопритоков по  путям, обеспечивающим минимальное  попутное дополнительное загрязнение  (в том числе устройство изолированных от горного массива водоотливных канав), на карьерах - регулирование внутрикарьерного стока с устройством временных отстойников.

       К радикальным мерам относятся:

       1) очистка рудничных вод (нейтрализация,  осветление от механических примесей, извлечение органических соединений, солей и металлов химическими, физическими и биологическими методами);

        2) использование рудничных вод  в замкнутом цикле горнодобывающего  и рудоперерабатывающего производств.

       Кроме того, проводится работа по обезвреживанию сточных вод территории горного  предприятия. Сюда относятся очистка  сточных вод от масел и других органических веществ, а также от механических примесей, охлаждение до нормы и ряд других мер.

       Рекультивация. "Шрамы", оставляемые на земной поверхности горнодобывающей промышленностью, полностью не могут быть ликвидированы хотя бы потому, что немалая доля извлеченного из недр вещества идет на создание городов, поселков, коммуникаций, транспорта и др. Другая часть расходуется как топливо.

       Долгое  время большинство нарушенных земель просто бросали на произвол судьбы. Большие территории занимают терриконы  угольных шахт, наносящие к тому же значительный экологический ущерб. Однако сейчас такому расточительному использованию земельных ресурсов пришел конец. Во многих странах сейчас проводятся мероприятия по сокращению площади, занимаемой отвалами и пустошами. В частности, ведется спуск в подземное пространство шахт материала, слагающего терриконы. Широкий размах приобрели работы по преобразованию бесплодных нарушенных земель в пригодные для различного использования. При этом улучшаются не только земли, нарушенные горными разработками, но и антропогенные пустоши иного происхождения. Рекультивация - это возвращение в состав продуктивных и селитебных земель техногенных бедлендов, а также превращение последних во вместилища для отходов или водоемы различного хозяйственного назначения. Больше всего земель выводится из строя горными разработками и при строительстве линейных сооружений.

       Нормативно-технической  базой при решении вопросов, связанных  с восстановлением земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых, строительных, геологоразведочных и изыскательских работах, являются Государственные стандарты в области рекультивации земель. Прямой перенос приемов и способов рекультивации, успешно применяемых в одних регионах, в местности с другим климатом или другим типом нарушений может приводить к необоснованному удорожанию работ или быть неэффективным. А на Крайнем Севере такой подход может быть не только нецелесообразным, но и противопоказанным.

       Развивая  сказанное, возможен более полный учет конкретных геолого-географических, геохимических и мерзлотно-гидрогеологических особенностей рекультивируемого объекта, как природных, так и техногенных. Творческое использование такой информации позволяет разработать и внедрить такой план рекультивации, который невозможно подготовить, базируясь только на нормативных документах.

       Площадь земель, ежегодно нарушаемая горными  разработками, достигает порядка 0,4 млн.га. Всего в мире площадь таких  земель вряд ли может быть больше 12-15 млн. га.

       Основные  виды. Рекультивационные работы принято делить на два этапа: первый - горнотехнический и второй - биологический.

       При горнотехнических мероприятиях производится выполаживание откосов отвалов  и бортов карьеров, планировка "вершинной" поверхности каждого отвала и  днищ карьеров, покрытие, если необходимо, сформированных наклонных и горизонтальных поверхностей потенциально плодородными рыхлыми отложениями или почвами, которые были предварительно сняты и складированы отдельно от вскрышных пород. Горнотехнические мероприятия, по существу, так меняют геолого-геоморфологическое строение нарушенной местности, что в итоге создается специфический запланированный рельеф с насыпными поверхностными отложениями, которые образуют прерывистый или сплошной чехол, верхним слоем которого иногда служат настланные почвы.

       Функциональной потребностью различных сфер производства и коммунального хозяйства на современном этапе развития общества является размещение в природной среде не утилизируемых отходов. Очевидно, что использование ненарушенных земельных территорий для строительства полигонов не целесообразно с экологической точки зрения. Поэтому, размещение отходов в выработанном пространстве карьеров является альтернативным направлением рекультивации горных выработок. Одновременно решаются две важнейшие задачи - восстановление природного ландшафта и безопасное размещение отходов. Поскольку, объем горных выработок велик, коммунальные и промышленные отходы выступают единственным потенциально значимым материальным ресурсом для их рекультивации. Следует отметить, что отходы несут в себе существенную потенциальную экологическую опасность. В связи с этим, использование отходов в качестве рекультивационных материалов требует выполнения особых условий их размещения в окружающей среде. Это и обеспечение высокой степени инженерной защиты геологической среды от проникновения загрязняющих веществ, использование технологий предварительной подготовки перед размещением, применение современных методов складирования и воздействия на массу отходов с целью их скорейшего биохимического разложения.

       Характер  работ при биологической рекультивации  зависит от выбранного направления восстановления земель, а оно - от их провинциально-зональной приуроченности, а также от местной цены на земельные угодья.

     В зависимости от назначения высвобождаемых от горных работ земель различают  семь направлений рекультивации:

- сельскохозяйственное (создание пашни, лугов, пастбищ, многолетних насаждений);

-лесохозяйственное (лесопосадки эксплуатационного и специального назначения);.

-рекреационное (создание на нарушенных землях объектов отдыха);

-рыбохозяйственное (создание в понижениях техногенного рельефа рыбоводческих прудов);

-водохозяйственное (создание в понижениях техногенного рельефа водоемов различного назначения);

-санитарно-гигиеническое (биологическая или техническая консервация нарушенных земель, оказывающих неблагоприятное воздействие на окружающую среду, рекультивация которых для народнохозяйственного использования экономически нецелесообразна);

-строительное (приведение нарушенных земель в состояние, пригодное для промышленного и гражданского строительства).

     Сельскохозяйственная  рекультивация. Она проводится, как правило, в районах с высокой плотностью сельского населения и благоприятными климатическими условиями. При проведении гидротехнических мероприятий нередко оказывается возможным создание такого искусственного почвенного покрова, потенциальная продуктивность которого не уступает или даже превышает продуктивность уничтоженной почвы, особенно если последняя была истощена нерациональным сельскохозяйственным использованием.

     В США, на севере Великих равнин, были проведены исследования по выявлению  оптимальных габаритов вновь  образуемого почвенного покрова. Оказалось, что 90% от максимального урожая при  возделывании трав и зерновых культур  можно получить при создании корнеобитаемого  слоя, состоящего из 20-сантиметрового гумусированного слоя и 70 см потенциально плодородных рыхлых отложений. В  некоторых случаях оптимальная  мощность наносимого гумусированного  горизонта должна быть увеличена, но не более чем вдвое. Для обеспечения устойчивых урожаев на землях с восстановленным почвенным покровом необходимо, чтобы в них были накоплены значительные запасы К_орг. , в количестве до нескольких тонн на гектар. Для этой цели используются посадки бобовых растений или внесение обезвреженного осадка сточных вод.

     Исследования, проведенные на рекультивированных землях, которые были нарушены при добыче марганцевых руд из Никопольского месторождения, позволили наметить три пути повышения их плодородия: