/
Author: Сметанин В.И.
Tags: мелиоративное строительство сельскохозяйственная гидротехника отдельные виды строительства растения ботаника растениеводство грунты агрономия удобрения рекультивация
ISBN: 5-10-003501-3
Year: 2000
Text
УЧЕБНИК
B.H.CfJETAHHH
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ
И ОБУСТРОЙСТВО
НАРУШЕННЫХ
ЗЕМЕЛЬ
УЧЕБНИКИ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ
ДЛЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
В. И. СМЕТАНИН
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ
И ОБУСТРОЙСТВО
НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Рекомендовано Министерством сельского хозяй-
ства и продовольствия Российской Федерации в
качестве учебного пособия для студентов высших
учебных заведений по специальности 320500 «Ме-
лиорация, рекультивация и охрана земель»
©
МОСКВА «КОЛОС» 2000
УДК 626.8(075.8)
ББК38.778я73
С50
Редактор Н. М. Щербакова
Рецензенты д-р техн, наук М. С. Григоров и канд. с.-х. наук А. А. Малюкина
(Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия) и канд. техн, наук
3. М. Мамаев (ВНИИГиМ)
Сметанин В. И.
С50 Рекультивация и обустройство нарушенных земель. — М.:
Колос, 2000. — 96 с.: ил. — 96. (Учебники и учеб, пособия для
студентов высш. учеб, заведений).
ISBN 5—10—003501—3.
Приведены основные сведения о рекультивации и обустройстве нару-
шенных земель в результате антропогенной деятельности человека при до-
быче минерального грунта и нерудных материалов полезных ископаемых и
торфа. Рассмотрены экологические приемы рекультивации несанкциони-
рованных свалок и полигонов твердых бытовых отходов (ТБО).
Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Мелиорация, ре-
культивация и охрана земель» направления «Природообустройство».
ББК 38.778я73
ISBN 5-10-003501-3
© Издательство «Колос», 2000
ПРЕДИСЛОВИЕ
. С каждым годом во всем мире все большую опасность для при-
родной среды приобретает промышленная деятельность человека,
проявляющаяся главным образом в местах добычи полезных иско-
паемых, строительных материалов и торфа, а также в местах их обо-
гащения и переработки.
Значительный экологический ущерб окружающей среде наносят
так называемые несанкционированные свалки городских отходов.
Неудовлетворительное положение сложилось с организацией обез-
вреживания и захоронения отходов и на полигонах.
По данным государственного учета земель, площадь нарушен-
ных земель в Российской Федерации составила более 1139,4 тыс. га.
В результате разработки месторождений полезных ископаемых, их
переработки и при проведении геологоразведочных работ наруше-
но до 61 % всех нарушенных земель, при торфоразработках — до 27
и строительстве — до 12 % [2].
Значительный ущерб природной среде наносят карьеры по до-
быче минерального грунта и нерудных материалов. Общая их пло-
щадь составляет около 180 тыс. га. Большая часть нарушенных зе-
мель приходится на предприятия цветной металлургии, сельского
хозяйства, торфяной, нефтедобывающей и угольной промышлен-
ности.
Рекультивацию нарушенных земель в большинстве случаев про-
водят не на должном уровне и не всегда своевременно. Например, в
нефтедобывающей промышленности рекультивировано 37 % нару-
шенных земель, в газовой промышленности — 35, при строитель-
стве нефтегазопроводов — 35, на предприятиях черной металлур-
гии — 1, химической и нефтехимической промышленности — 1, в
угольной промышленности — 2, в водохозяйственном и мелиора-
тивном строительстве — 2, в сельском хозяйстве — 4 %.
Из-за несвоевременного проведения рекультивации нарушен-
ных земель снимаемый плодородный слой почвы используется не
полностью, объемы его складирования увеличиваются. Так, уже
заскладировано 143922,7 тыс. м3плодородного слоя почвы.
Общая площадь нарушенных земель на земном шаре, ранее да-
вавших биологическую продукцию, составляет около 20 млн км2.
Это превышает всю площадь пахотных земель, используемую в зем-
леделии (14...15 млн км2). Основные потери пахотных земель про-
изошли за последние 100... 150 лет и происходят в основном за счет
3
застройки, эрозионных процессов, добычи полезных ископаемых,
нерудных материалов и при захоронении отходов производства и
потребления.
Нарушенные земли в результате промышленной деятельности
человека должны восстанавливаться своевременно и с надлежащим
качеством. Восстанавливают нарушенные земли, проводя рекуль-
тивацию в несколько этапов. При этом выделяют мероприятия по
восстановлению плодородия или улучшению качества верхнего
слоя почвы, устранению вредного воздействия токсичных пород и
отходов на окружающую среду, обеспечению требуемых режима и
состава поверхностных и подземных вод, а также по обеспечению
инженерной защиты объектов рекультивации от эрозии, подтопле-
ния, затопления, засоления и т. д.
Проведение восстановительных работ способствует более быст-
рой интеграции нарушенных земель в природную среду.
1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ
ПО РЕКУЛЬТИВАЦИИ И ОБУСТРОЙСТВУ
НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАРУШЕННЫХ ЗЕМЛЯХ
Рекультивация земель — это комплекс работ, направленных на
восстановление продуктивности и хозяйственной ценности земель,
а также-на улучшение условий окружающей среды.
Нарушенными считают земли, утратившие первоначальную
природно-хозяйственную ценность и, как правило, являющиеся
источником отрицательного воздействия на окружающую среду.
Нарушают земли при выполнении открытых и подземных горных
работ, складировании промышленных, строительных и коммуналь-
но-бытовых отходов, строительстве линейных сооружений, а также
при проведении геологоразведочных, изыскательских, строитель-
ных и других работ. При этом, как правило, нарушается почвенный
покров, изменяются гидрогеологический и гидрологический режи-
мы, образуется техногенный рельеф, а также происходят другие ка-
чественные изменения, ухудшающие экологическую обстановку в
целом.
Нарушенные территории в результате хозяйственной деятельно-
сти разделяют на две группы:
земли, поврежденные насыпным грунтом, — отвалы, террико-
ны, кавальеры и свалки;
территории, поврежденные выемкой грунта, — карьеры откры-
тых горных разработок, добычи местных строительных материалов
и торфа, провалы и прогибы на месте подземных горных работ, ре-
зервы и траншеи при строительстве линейных сооружений.
Поданным ГОСТ 17.5.1.02—85, в соответствии с классификаци-
ей нарушенных земель по техногенному рельефу карьеры, провалы
и траншеи подразделяют по глубине, м:
Очень глубокие 100
Глубокие 30... 100
Средней глубины 15...30
Неглубокие 5...15
Мелкие Менее 5
и крутизне склонов, град:
Обрывистые 45
Очень крутые 30...45
Крутые 15...30
Умеренно крутые 10...15
Покатые 5...10
Пологие До 5
5
В свою очередь, отвалы, терриконы, насыпи, дамбы и кавальеры
различают по высоте, м: 50... 100 — высокие и очень высокие,
30...50 — средневысокие, до 30 — невысокие.
Кроме того, все нарушенные земли различают по площади, га:
свыше 50 — крупноплощадные, 1...50 — среднеплощадные, до 1 —
малоплощадные.
. Образуемые насыпи и выемки в результате производственной
деятельности изменяют естественно-природные ландшафты, пре-
вращая их в техногенные комплексы. В зависимости от размеров
выемок и насыпей и их взаимного расположения можно выделить
следующие типы природно-техногенных ландшафтов [3].
Крупнокарьерно-отвальные — это сочетание природных элемен-
тов ландшафта с глубокими (до 100...300 м, в будущем — до 500 м)
многоуступными карьерами большой площадью в плане и высот-
ными многоярусными отвалами.
Примером таких техногенных комплексов могут служить желе-
зорудные карьеры Курской магнитной аномалии (КМА), Коркинс-
кий угольный карьер в Челябинской области и др. Это огромные
котлованы. Карьеры имеют только внешние отвалы, достигающие
нескольких десятков метров в высоту, и по два-три и более террасо-
видных уступа. После окончания отсыпки верхняя поверхность от-
валов имеет слабоволнистый рельеф. Скорость естественного зара-
стания и пригодность к последующей рекультивации обусловлива-
ются физико-химическими свойствами горных пород, вынесенных
на поверхность.
Средне- и мелкокарьерно-отвальные — это сочетание природных
типов местности с техногенными ландшафтными участками и от-
дельными урочищами, представленными небольшими и средними
карьерами (от 1 до 10...15 га) и одно-двухъярусными внешними и
внутренними отвалами (высотой от 2...3 до 15...30 м). Внешние (бор-
товые) отвалы отсыпают обычно рядом с карьерами в виде системы
гребневидных или одиночных холмообразных вытянутых насыпей,
занимающих площади до несколькихдесятков гектаров; встречаются
во многих промышленных районах страны, где ведут открытую до-
бычу рудных и нерудных полезных ископаемых, горизонтально зале-
гающих на небольшой глубине (от нескольких до 40...50 м).
В качестве примера можно привести карьеры по добыче бурого
угля, железной руды, огнеупорных глин, фосфоритов. Сюда отно-
сится большинство карьеров по добыче известняка, песка, гравия,
глин и суглинков, разбросанных по всей территории страны.
Торфяно-карьерные представляют собой сочетание элементов
природного ландшафта с выработанными торфяными полями и
траншейными выемками, образующимися в результате торфяных
разработок. Выемки часто бывают заполнены водой, и их можно ис-
пользовать под водоемы.
Дражно-отвальные речных долин — это природные ландшафты
речных долин, измененные в результате появления большого коли-
6
чества дренажных отвалов разных параметров, структуры и степени
зарастания, развития эрозионных процессов, загрязнения воды, из-
менения водного и теплового режимов речных пойм и т. д. Этот тип
техногенного ландшафта распространен преимущественно в реч-
ных долинах Урала и Сибири, в местах добычи цветных металлов
дражным способом.
Просадочно-карьерно-отвальные ландшафты характеризуются
сочетанием провально-просадочных форм рельефа (ложбины, за-
падины, ямы, воронки, котловины), шахтных отвалов (конические,
гребневидные и др.), карьеров и различных отвалов, а также отвалов
перерабатывающей промышленности.
Индустриально-«мусорно»-отвальные — это несколько условное
название вида техногенного ландшафта предполагает наличие в ка-
честве фоновых урочищ отвалов из отходов перерабатывающей
промышленности — золы, шлама, бытовых отходов и т. д. Значи-
тельная часть этих отвалов имеет в своем составе токсичные эле-
менты и является серьезным источником загрязнения атмосферы,
грунтовых вод и почвы окружающей территории.
Частично поврежденные промышленными выбросами — природ-
ные ландшафты, подвергающиеся воздействию промышленно-га-
зовых выбросов в атмосферу, сброса жидких и твердых отходов про-
мышленными предприятиями в реки и на участки, примыкающие к
промышленным площадкам (загрязнение нефтью и нефтепродук-
тами), и т. д. Как правило, рельеф таких ландшафтов не нарушается,
но существенные изменения претерпевают их растительный и по-
чвенный покровы, состав животного мира, продуктивность лесных
и сельскохозяйственных угодий.
К нарушенным землям также относят агроландшафты, террито-
рии которых подвержены эрозии, дефляции, заовраженности и
прочим процессам.
В соответствии с ГОСТ 17.5.1.02—85 нарушенные земли разли-
чают по направлениям рекультивации в зависимости от вида после-
дующего использования. Рекультивированные территории можно
использовать в следующих направлениях: сельскохозяйственное,
лесохозяйственное, водохозяйственное, рекреационное, природо-
охранное, санитарно-гигиеническое и строительное.
При сельскохозяйственном направлении рекультивации земли
можно использовать под пашни, сенокосы, пастбища и многолет-
ние насаждения; лесохозяйственном — под лесонасаждения общего
хозяйственного и полезащитного назначения, лесопитомники; во-
дохозяйственном — устраивают водоемы для хозяйственно-бытовых
и промышленных нужд, орошения и рыбоводства;рекреационном —
для создания зон отдыха и спорта, под парки и лесопарки, водоемы
для оздоровительных целей, охотничьи угодья, туристские базы и
спортивные сооружения; природоохранном и санитарно-гигиеничес-
ком—пор. создание участков противоэрозионного лесонасажде-
ния, задернованных или обводненных, закрепленных или закон-
7
сервированных с применением технических средств, участка для
самозарастания — специально не благоустраиваемых с целью пос-
ледующего использования в хозяйственных или рекреационных це-
лях; строительном — для промышленного, гражданского и прочего
строительства и другого назначения.
1.2. ЭТАПЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ
ЛАНДШАФТОВ
Рекультивации подлежат нарушенные земли всех категорий, а
также прилегающие земельные участки, полностью или частично
утратившие продуктивность в результате отрицательного воздей-
ствия на них нарушенных земель. Рекультивацию земель, нарушен-
ных промышленной деятельностью, проводят, как правило, в три
этапа.
Первый этап — подготовительный', обследование нарушенных
территорий, определение направления рекультивации, технико-
экономическое обоснование и составление проекта рекультивации.
Второй этап — техническая рекультивация, которая в зависимо-
сти от региональных условий может включать промежуточную ста-
дию — химическую мелиорацию. Техническую рекультивацию
обычно обеспечивают предприятия, которые разрабатывают полез-
ные ископаемые. Необходимость рекультивации земель, нарушен-
ных карьерными разработками, оказывает большое влияние на тех-
нологию и экономические показатели разработок, включая выбор
способа разработки, отвалообразования, средств механизации
вскрышных и отвальных работ и средств транспортировки пород в
отвалы.
Выбор технологии технической рекультивации зависит:
от вида последующего использования рекультивируемых пло-
щадей;
мощности, объема и расстояния транспортировки плодородного
слоя почвы и вскрышных пород с хорошими почвообразующими
свойствами, раздельно вынимаемых и укладываемых на поверх-
ность восстанавливаемых отвалов;
принятых способов разработки карьеров и формирования отва-
лов;
типа и характеристики основного оборудования, очереди разра-
ботки и скорости перемещения фронта работ;
равномерной загрузки оборудования в течение всего срока эксп-
луатации карьера;
свойств плодородного слоя почвы и вскрышных пород, исполь-
зуемых для рекультивации;
рельефа, климата, гидрологических и гидрогеологических усло-
вий рекультивируемой территории, господствующих геохимичес-
ких процессов в данном районе до и после разработок.
8
Этап технической рекультивации должен проходить в процессе
эксплуатации карьера. Выполнение этого условия, во-первых, эко-
номит затраты на разравнивание отвалов, так как работы ведут с
рыхлыми свежеуложенными породами, которые требуют меньше
усилий на резание и перемещение грунта; во-вторых, сокращает пе-
риод освоения рекультивируемых площадей, так как первое разрав-
нивание проводят в период формирования отвалов, а второе — пос-
ле частичного самоуплотнения в период рекультивации.
Этап технической рекультивации имеет несколько стадий и вклю-
чает необходимые работы по формированию рельефа местности.
Первая стадия — селективная выемка и складирование гумуси-
рованного слоя почвы и нетоксичных пород для последующего их
использования при рекультивации.
Вторая стадия — формирование и планирование поверхности
отвалов. Под отвалы в первую очередь необходимо использовать
выработанное пространство карьеров, овраги и балки.
При размещении отвалов в оврагах и балках необходимо учиты-
вать химический и минералогический состав складируемых пород.
Не рекомендуют заполнять их токсичными породами, так как пос-
ледние через общую гидрологическую сеть могут загрязнять водо-
емы и ухудшать качество воды, вызывать угнетение или отравление
фауны и флоры водоемов. Отвалы располагают в местах, которые в
последующем не будут использованы для горных работ, на площад-
ках, непригодных для хозяйственного использования, или с низким
плодородием. Места для формирования отвалов выбирают с учетом
перспективы природного и хозяйственного развития всего бассей-
на, области как единого целого. При формировании отвалов необ-
ходимо стремиться к созданию такого рельефа местности, который
в последующем был бы безупречным в санитарном отношении,
экономически эффективным и эстетически приемлемым.
Третья стадия — формирование потенциально плодородного
корнеобитаемого слоя для последующего этапа биологической ме-
лиорации. Плодородие почвенного слоя зависит главным образом
от качества вскрышных и вмещающих пород. Пригодность
вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультива-
ции нарушенных земель определяют в соответствии с рекоменда-
циями ГОСТ 15.5.1.03—86. Вскрышные и вмещающие породы в за-
висимости от их физико-химических свойств и пригодности к био-
логическому освоению поделены на три основные группы:
I — плодородные и потенциально плодородные грунты, вполне
пригодные для произрастания растений;
II - малопригодные грунты для произрастания растений, так на-
зываемые индифферентные грунты, которые можно использовать в
основном под лесонасаждения;
III — непригодные грунты для произрастания растений, как
правило, фитотоксичные, для освоения которых необходимо пред-
варительное проведение химической мелиорации.
9
Каждую их этих групп делят на подгруппы по физико-химичес-
ким свойствам и по пригодности к разным видам освоения согласно
ГОСТ 17.5.1.03-86 (табл. 1.1).
Порядок формирования потенциально плодородного корнеоби-
таемого слоя при рекультивации поверхностей выработанных карь-
еров и отсыпанных отвалов зависит от токсичности слагающих их
пород. Если породы фитотоксичные и содержат более 20 % токсич-
ных грунтов, то на них нельзя непосредственно наносить слой по-
чвы. Так, при покрытии гумусированным слоем почвы сульфидсо-
держащих пород в почвенном слое увеличивается содержание под-
вижных форм железа и особенно алюминия, обменного водорода и
понижается содержание обменных катионов. Поступающие с ка-
пиллярной влагой растворы серной кислоты вызывают разрушение
минеральной части почвы, что способствует появлению дополни-
тельных количеств подвижных форм алюминия и кремнекислоты,
резкому понижению pH. Захоронение сульфидсодержащих пород
даже на глубину 1 м не спасает растения от их неблагоприятного
воздействия и значительно понижает урожай по сравнению с зо-
нальными почвами. Токсичность сул ьфидсодержаших пород может
быть уменьшена при проведении химической мелиорации, прежде
всего известкованием с внесением высоких доз извести (не менее
7...10 кт/м2 при глубине мелиорируемого слоя 0,5...0,7 м). После
проведения химической мелиорации породы покрывают нетоксич-
ной почвообразующей породой, а поверх нее наносят почвенный
слой. При содержании токсичных грунтов менее 20 % химическую
мелиорацию не проводят.
Этап технической рекультивации включает также и такие рабо-
ты, как строительство подъездных путей, дренажно-осушительных
и водозаградительных сооружений для защиты рекультивируемых
площадей от ливневых и паводковых вод, от водной и ветровой эро-
зии.
Третий этап восстановления нарушенных земель — биологичес-
кий этап рекультивации, который осуществляют после полного за-
вершения горнотехнического этапа. Биологический этап рекульти-
вации состоит в восстановлении почвенного покрова. Работы этого
этапа землепользователи выполняют в соответствии с предполагае-
мым использованием рекультивированной территории и агротех-
ническими требованиями к почвенному покрову для возделывания
конкретных сельскохозяйственных культур. В ходе биологической
рекультивации обеспечивают формирование почвенного слоя, ост-
руктуривание почвы, накопление гумуса и питательных веществ и
доведение свойств почвенного покрова до состояния, отвечающего
требованиям сельскохозяйственных культур, намечаемых к возде-
лыванию.
Принятие решения о предполагаемом целевом использовании
рекультивированных площадей зависит от многих факторов, нема-
ловажными из которых считают, во-первых, пригодность рекульти-
10
1.1. Схема классификации вскрышных пород по их пригодности для биологической рекультивации [3,11]
Группа пригодности Почвы и горные породы Признаки пригодности Способ использования для биологической рекультивации
Сухой остаток, % Подвижный А1, мг/100 г Na, % от емкости поглощения Фракция < 0,01 мм, % Гумус, %
I. Пригодные: Гумусирован- ная часть поч- венного слоя (перегнойно- аккумулятив- ные горизон- ты)
плодородные 0,1.„0,5 5,5...8,2 0...3 5 10...75 2 и более При вскрышных работах складируют и используют для создания пашни и других сельскохозяйственных уго- дий
потенциаль- но плодород- ные II. Малопригод- Почвообразу- ющие и другие породы благо- приятного гра- нулометричес- кого и мине- ралогического состава 0,1.„1 5,5...8,4 0...3 5 10...75 2 и менее Пригодны как подстилаю- щие породы при создании пашни, можно непосред- ственно использовать при лесохозяйственной рекуль- тивации; после улучшения и прохождения стадии мелио- ративной подготовки можно использовать под пашню
ные:
по физичес- ким свойст- вам Песчаные и глинистые по- роды 0J...1 5,5.„8,4 0...3 0...5 10...75 Нет Необходимо глинование или пескование; при создании пашни перекрываются при- годными породами; можно использовать под лесопосад- ки после проведения необхо- димых мер по улучшению свойств пород
n^ooai.yia'iiiic
Группа пригодности L 1 Почвы и горные i породы 1 Признаки приюднес.и
Сухой остаток, % рНю1н Подвижный А1, мг/100 г [ Na, % от I емкости поглощения Фракция । < 0,01 мм. 1 Г_\с. 1 Способ использования для - । био.101 ичсскоп рекультивации 1 — .
по химичес- Кислые, сред- 1...2 5,5...9 3...15 5...20 10 ..75 Нет Необходимо известкование;
ним свойст- незасоленные, вам солонцеватые почвы и по- роды III. Непригод- ные: пофизичес- Скальные по- 18 и более » проведение промывок; после мелиорации при создании пашни следует перекрывать гумусированным слоем по- чвы; используют под лесопо- садки после проведения не- обходимых мер по улучше- нию свойств пород Перекрываются пригодными
кимсвойст- роды, к он гл о- вам мераты по химичес- Сульфидсо- Более 2 Более 6,5 Нет 20 и более Различ- » грунтами слоем не менее 1...2 м При отвалообразовании ук-
ким свойст- держащие и вам сильнозасо- ленные поро- ды, солонцы ного гра- нуломет- рического состава ладывают в основание отва- лов; должны быть изолирова- ны при создании пашни и посадке леса слоем пригод-
них пород мощностью не ме-
нее 1...2 м; с учетом экономи-
ческой эффективности в ряде
случаев можно проводить ко-
ренную химическую мелио-
рацию (промывку, известко-
вание высокими дозами,
гипсование и т. п.), после
чего используют под лесопо-
садки
вируемой территории для намеченного использования и, во-вто-
рых, потребность в размещении объекта соответствующего типа с
учетом принятых способов разработки пород в карьерах и укладки
их при формировании отвалов.
Сухая выемка пород в карьерах и отсыпка непородных отвалов
дают возможность дальнейшего использования рекультивируемых
территорий практически в любых целях.
Добыча пород в обводненных карьерах создает ограниченный вы-
бор последующего целевого использования рекультивируемых тер-
риторий, например выработанное пространство обводненных карье-
ров, как правило, используют в основном в качестве водоемов.
Промежуточным вариантом последующего использования вы-
работанного пространства обводненных карьеров можно считать их
засыпку материалом или породами, безвредными для грунтовых
вод и окружающей среды. Тогда создаются те же условия выбора
целевого последующего использования, что и при сухой выемке по-
род.
Выбор последующего использования территорий рекультивиру-
емых намывных гидроотвалов из вскрышных пород может быть
комбинированным, например намытую территорию в пределах
пляжной части гидроотвала можно использовать практически в лю-
бых целях, а прудок-отстойник — в качестве водоема.
Виды нарушенных земель и возможные направления их исполь-
зования после рекультивации [3] приведены ниже.
Преобладающий вид нарушенных земель
Возможное последующее
использование рекультивируемых
площадей
Неглубокие выровненные котловинно-грядовые
и траншейно-грядовые карьеры, отработанные
торфяники
Сочетание отработанных торфяников и средне-
глубоких западинообразных карьеров, вскрыва-
ющих минеральные отложения (четвертичные
породы)
Среднеглубокие карьеры различных форм,
вскрывающие как четвертичные, так и коренные
породы
Сочетание внутренних отвалов (гребневидных,
платообразных) и разрезных или остаточных
траншей, преобладание коренных пород разного
геологического возраста
Невысокие гребневидные отвалы (дренажные
поля), сложенные минеральными (чаще четвер-
тичными) породами
Сельско-, лесо- и водохозяй-
ственное в производственных
целях
Сельско-, лесо- и водохозяй-
ственное в производственных
целях на основе коренного
улучшения вскрываемых мине-
ральных грунтов
Равнинная неподтопляемая
грунтовыми водами поверх-
ность — сельскохозяйственное,
по бортам — лесозащитное, об-
водненная часть карьеров —
рекреационное
Сельско-, лесо- и водохозяй-
ственное в производственных
целях на основе коренного
улучшения минеральных грун-
тов
Стокрегулирующие лесопосад-
ки, залужение с целью воспол-
нения кормовых угодий, места-
ми овощеводство
13
Возможное последующее
Преобладающий вид нарушенных земель использование рекультивируемых
площадей
Сочетание очень глубоких террасированных ка-
рьеров (во вскрыше коренные рыхлые и скаль-
ные породы различного геологического возрас-
та) и высоких внешних отвалов гребневидных,
конических, платообразных, сложенных теми же
породами
Сочетание нагорных, нагорно-глубинных карье-
ров и внешних отвалов с провалами над шахтны-
ми полями, а также совмещенными провально-
отвальными комплексами. Среди обнаруженных
и извлеченных в отвалы пород преобладают
скальные с неблагоприятными химическими
свойствами
Сочетание типов земель, сопутствующих под-
земной разработке каменного угля и цветных ме-
таллов: отходы обогатительного производства
(хвостохранилища)
Сочетание соляных копей и отвалов соленосных
пород, загрязнение земель нефтью и нефтепро-
дуктами
Лесопосадки противоэрозионно-
го, водоохранного, санитарно-
защитного направлений, сельс-
кохозяйственное использование
платообразных отвалов
Лесопосадки и задернение при-
родоохранного назначения в со-
четании с техническими сред-
ствами консервации отвалов и
бортов карьеров
Природоохранное: озеленение
местными (зональными) видами
растений
Выборочно сельскохозяйствен-
ное с применением орошения
Нарушенные земли после рекультивации могут быть использо-
ваны под пашни, сенокосы, лесопосадки, а также и для других це-
лей, например под спортивные и игровые площадки, парки, кем-
пинги, строительство.
Требования к рекультивации нарушенных земель по направле-
ниям их целевого использования в соответствии с требованиями
ГОСТ 17.5.3.04—83 заключаются в следующем.
При сельскохозяйственном направлении рекультивации земель
формируемые участки должны быть удобными по рельефу, разме-
рам и форме. Поверхностный слой их должен быть сложен порода-
ми, пригодными для биологической рекультивации. Размеры и
планировка участков должны обеспечивать производительное ис-
пользование современной сельскохозяйственной техники и исклю-
чение развития эрозионных процессов и оползней почвы.
Перед подготовкой земель под пашню на малопродуктивные по-
роды наносят плодородный слой почвы. В случаях отсутствия тре-
буемого количества почвенного грунта наносят потенциально пло-
дородные породы. Для формирования корнеобитаемого слоя про-
водят агротехнические и мелиоративные мероприятия по повыше-
нию плодородия потенциально плодородных пород с последу-
ющим выращиванием на них однолетних, многолетних злаковых и
бобовых культур.
По окончании работ по рекультивации земель при сельскохо-
зяйственном направлении их использования необходимо заключе-
ние агрохимической и санитарно-эпидемиологической служб об
отсутствии опасности выноса растениями веществ, токсичных для
человека и животных.
14
При лесохозяйственном направлении использования создают
леса эксплуатационного назначения, а при необходимости — леса
защитного, водорегулирующего и рекреационного назначения.
Подбирают древесные и кустарниковые растения с учетом класси-
фикации горных пород, характера гидрогеологического режима и
других экологических факторов.
Водохозяйственное направление использования нарушенных
земель предполагает создание водоемов различного назначения в
карьерных выемках, траншеях и на деформированных участках
шахтных полей. Создание водоемов включает строительство соот-
ветствующих гидротехнических сооружений, необходимых для за-
топления карьерных выемок и поддержания в них расчетного уров-
ня воды, проведение мероприятий по предотвращению оползней и
размыва берегов с учетом комплексного их использования преиму-
щественно для целей водоснабжения, рыбоводства, орошения и
рекреационных целей. В связи с этим токсичные породы ложа и
бортов водоема, а также пласты пород, склонные к самовозгора-
нию, экранируют безопасными породами.
При создании водоемов необходимо планировать мероприятия
по предотвращению попадания в водоемы кислых или щелочных
подземных вод и поддержанию благоприятного режима и состава
воды в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями, а
также мероприятия по благоустройству и озеленению берегов.
Требования рекультивации земель при санитарно-гигиеничес-
ком направлении включают выбор средств консервации нарушен-
ных земель в зависимости от состояния, состава и свойств слагае-
мых пород, природно-климатических условий, технико-экономи-
ческих показателей. Все мероприятия по технической и биологи-
ческой рекультивации при консервации нарушенных земель
согласовывают с органами санитарно-эпидемиологической служ-
бы. Применяемые вяжущие материалы для закрепления поверхнос-
ти нарушенных земель должны обладать достаточной водопрочнос-
тью и устойчивостью к температурным колебаниям и не оказывать
отрицательного воздействия на окружающую среду. Поверхность
промышленных отвалов, сложенных непригодным для биологичес-
кой рекультивации субстратом, экранируют, нанося слой почвы из
потенциально плодородных пород.
Консервацию шламоотстойников, хвостохранилищ, золоотва-
лов и других промышленных отвалов, содержащих токсичные ве-
щества, осуществляют с соблюдением санитарно-гигиенических
норм.
Поверхность промышленных отвалов закрепляют технически-
ми, биологическими или химическими способами.
При рекультивации земель с рекреационным направлением их
использования необходима вертикальная планировка с минималь-
ным объемом земляных работ и сохранением существующих или
образованных в результате производства работ форм рельефа. Про-
15
ектирование, строительство и эксплуатацию зон рекреации прово-
дят в соответствии с требованиями ГОСТ 17.1.5.02—80 и с учетом
требований, предъявляемых к озеленению территорий и созданию
водоемов.
2. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ОБУСТРОЙСТВО
КАРЬЕРОВ НЕРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ПРИ СУХОЙ ВЫЕМКЕ ГРУНТА
В результате добычи полезных ископаемых и минерального сы-
рья земли нарушаются карьерными выработками, достигающими
глубины 100 м. В зависимости от положения дна карьера относи-
тельно залегания подземных вод он бывает обводненным или су-
хим. В сухих карьерах добываемый материал обычно разрабатывают
землеройными машинами, в обводненных чаще используют земле-
сосные снаряды.
Обводненные карьерные выемки после прекращения их эксплу-
атации используют под водоемы многоцелевого назначения, су-
хие — под площадки для строительства, пашни, пастбища, лесона-
саждения и т. д. При сухой выемке грунта нижний горизонт не дол-
жен достигать уровня залегания грунтовых вод, а карьер не должен
заполняться водой.
Глубина нижнего горизонта выработки определяется не возмож-
ностями землеройной техники, а намерениями по рекультивации и
обустройствутерриторий. Достаточным расстоянием между макси-
мальным уровнем грунтовых вод и нижним горизонтом разработки
считают 1 м. Данное условие должно быть определяющим при вы-
боре дальнейшего использования территории карьера до начала ра-
бот по выемке грунта.
При нарушении данного условия в ходе сухой выемки грунта,
часто осуществляемой стихийно, разработку ведут до той глубины,
достичь которую в том или ином случае позволяет колеблющийся
уровень грунтовых вод. После выемки грунта остается заболочен-
ная, практически не поддающаяся рекультивации территория. В та-
ких случаях перед проведением работ по рекультивации возникает
необходимость проведения осушительных мероприятий. Правда,
иногда такие территории могут представлять интерес в качестве ме-
ста обитания земноводных и иметь природоохранное значение.
Большое значение имеет способ ведения работ по выемке грунта
в карьере. Часто рекультивацию можно начинать, не дожидаясь за-
вершения разработок, и значительно упростить ее, выбрав соответ-
ствующую технологию производства работ в карьере.
16
Рис. 2.1. Схема рекультивации карьера для сельскохозяйственного использования вы-
работанного пространства с перемещением и нанесением почвенного слоя по дну карье-
ра в процессе выемки грунта:
1 — пашня до снятия почвенного слоя; 2 — подъездная дорога; 3 — автосамосвал; 4 — экскава-
тор; 5 —дневная поверхность земли; 6 — перемещение верхнего слоя почвы с разравниванием
по рекультивируемой поверхности; 7—неуплотненная подошва выработки; 8— поверхность
земли после выемки грунта и рекультивации карьера; 9— забой экскаватора; 10 — слой почвы,
снимаемый поэтапно
Перед массовой выработкой грунта снимают плодородный слой
почвы с целью дальнейшего использования его на малопродуктив-
ных угодьях и рекультивируемых землях. Нормы снятия плодород-
ного слоя почвы при производстве земляных работ определяются
требованиями, изложенными в ГОСТ 17.5.3.06 -85. При снятии,
складировании и хранении плодородного слоя почвы необходимо
соблюдать меры, исключающие ухудшение его качества.
Схема экскаваторной выемки полезного грунта в карьере экскава-
тором с погрузкой в транспортные средства и перемещением верхне-
го почвенного слоя на дно выработанного горизонта одной и той же
грунторазрабатывающей машиной показана на рисунке 2.1.
2.1. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ТЕРРИТОРИИ КАРЬЕРОВ
ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ НАПРАВЛЕНИИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
После завершения разработок в карьере возможны различные
варианты использования территорий. В основном рекультивацию
проводят с целью использования территории под сельскохозяй-
ственные угодья. Часто после рекультивации наблюдается даже не-
которое повышение урожайности, так как при выемке грунта удаля-
ются высокопроницаемые слои песка и гравия, а плодородный
грунт приближается к гру нтовым-водахг улучшая обеопеченность
водой сельскохозяйственыы)В<улкгу1р<
17
При рекультивации карьеров для сельскохозяйственного ис-
пользования необходимо учитывать изменения микроклимата, со-
провождающиеся возможностью скопления холодного воздуха. С
целью уменьшения влияния холодного воздуха дну карьера прида-
ют легкий уклон в сторону долины.
В процессе карьерных разработок существенно уплотняют под-
почвенные слои за счет рабочих перемещений строительной техни-
ки. Поэтому для повышения ценности рекультивируемой террито-
рии проводят тщательное рыхление подпочвы на глубину до 0,5 м,
после чего на дно карьера наносят пахотный слой почвы, частично
смешивая его с подпочвой. Толщина слоя зависит от количества
плодородной почвы, которую удалось сохранить в процессе произ-
водства вскрышных работ.
На рациональное сельскохозяйственное использование терри-
торий вл ияют форма и размеры рекультивируемой территории. По-
этому на стадии проектирования производства работ в карьере не-
обходима параллельность границ отводимого участка площадью не
менее 2 га.
Особая проблема рекультивации под сельскохозяйственные
угодья в местах сухой выемки грунта — формирование откосов
карьера.
Возможны два решения.
1. Рекультивацию карьеров глубиной до 5...6 м выполняют с вы-
полаживанием откосов, которое позволяет получить дополнитель-
ные площади, пригодные для использования; ослабить эрозионные
процессы на откосах; предохранить рекультивированную площадь
от заноса частицами грунта, смываемыми с откосов; улучшить об-
щий ландшафт рекультивируемой территории.
При использовании площади откосов карьеров в сельскохозяй-
ственных целях их крутизна должна обеспечивать беспрепятствен-
ное движение машин как агрегатируемых с тракторами, так и само-
ходных. В соответствии с этими требованиями откосы карьеров
должны быть выположены до крутизны т = 5 и более.
Схема производства работ при выполаживании откосов карьера
приведена на рисунке 2.2.
Рис. 2.2. Схема производства работ по
выполаживанию бортов карьера:
/ — плодородный слой почвы; 2— потенци-
ально плодородный слой; 3 — слой непригод-
ного грунта; 4 — дно карьера; 5 — борта карье-
ра до выполаживания с заложением тк; 6 —
проектное заложение бортов карьера (ш) пос-
ле выполаживания; 7— направление пере-
мещения грунтовых масс при выполажива-
нии; — остаточная глубина карьера без уче-
та толщины слоя почвы; /н/т. 6 — проект-
ные размеры
18
10.
Рис. 2.3. Схема рекультивации и обустройства глубоких карьеров после сухой выемки
грунта:
/ — выработанное пространство карьера; 2 — пашня; 3 — уровень грунтовых вод; 4 — восстанов-
ленный почвенный слои по дну карьера; 5— склон выработки; 6— берма; 7— посадка саженцев
деревьев и кустарниковой растительности после активации бедной почвы на склонах; 8, 9— вре-
менные кавальеры потенциально плодородного и почвенного грунтов; 10 — сформировавшаяся
древесно-кустарниковая растительность; 7/—прежняя высота местности; 12— направление
уклона дна карьера
2. Рекультивацию глубоких карьеров глубиной более 6... 10 м вы-
полняют без выполаживания, а их крутизна должна составлять не
менее т = 1,5. Учитывая большую длину склонов в глубоких карье-
рах, через каждые 5 м по высоте на откосах устраивают бермы ши-
риной до 3 м, выполняемые с некоторым уклоном в сторону откоса
для защиты его от обширной эрозии и обеспечения доступа техники
в процессе рекультивации.
Схема рекультивации и обустройства глубоких карьеров с кру-
тыми склонами откосов после сухой выемки грунта показана на ри-
сунке 2.3.
Нередко выработанное пространство карьеров в период эксп-
луатации используют для бессистемного размещения внутрен-
них отвалов смеси потенциально плодородного и непригодного
грунтов вскрыши. Тогда условия проведения горнотехнического
этапа рекультивации таких карьеров для сельскохозяйственного
целевого использования существенно усложняются. При рекуль-
тивации площадей таких карьеров в целях сельскохозяйственно-
го использования необходимо выполнять следующие условия.
1. Непригодные и малопригодные породы внутренних отвалов
вскрышных пород должны быть спланированы и засыпаны слоем
нетоксичных (потенциально плодородных) грунтов, пригодных для
развития корневой системы растений: не менее 0,6 м для пашни;
0,7 м — для сенокосов, 1...2 м — для лесопосадок.
2. Сверху отсыпанной непригодной и малопригодной породы
необходима отсыпка плодородного слоя почвы, забираемой из от-
валов ранее снятого растительного грунта мощностью не менее
0,3...0,4 м под пашни, 0,2...0,3 м — под сенокосы. При устройстве
19
Рис. 2.4. Схема выполнения работ при горнотехническом этапе рекультивации
выработанного пространства карьера после прекращения эксплуатации:
а — разрез карьера в период эксплуатации; б — геологический разрез; в — разрез карьера в пери-
од проведения рекультивации; / — плодородный слой почвы; 2— потенциально плодородный
слой; 3 — непригодные породы; 4 — полезное ископаемое; 5 — подстилающие горные породы;
6 — потребитель; 7 — внешний временный отвал плодородного грунта; 8— внешний временный
отвал потенциально плодородного грунта; 9— выработанное пространство карьера; 10 — внут-
ренний отвал непригодного вскрышного грунта; 11 — дно карьера; 12 — выровненный внутрен-
ний отвал непригодного грунта; 13— насыпка нетоксичного (потенциально плодородного)
слоя; 14— отсыпка слоя почвы
Рис. 2.5. Схема производства ра-
бот по совмещению вскрышных
работ с горнотехническим этапом
рекультивации карьера:
/—плодородный слой почвы; 2 —
потенциально плодородный грунт;
3— непригодный грунт; -/—полез-
ное ископаемое; 5— отгрузка полез-
ного ископаемого потребителю; 6 —
дно карьера; 7—снятие и удаление
плодородного слоя во внешние вре-
менные отвалы; 8— разработка
вскрышного непригодного грунта и перемещение его в постоянный внутренний отвал; 9— раз-
работка вскрышного потенциально плодородного грунта, перемещение и укладка его по верху
ранее уложенного вскрышного непригодного грунта; 10— нанесение плодородного слоя почвы
из грунта, забираемого из временных внешних отвалов растительного грунта
лесопосадок почвенный грунт засыпают в ямы непосредственно
при посадке деревьев и кустарников.
Схема выполнения работ при горнотехническом этапе рекульти-
вации выработанного пространства карьеров после прекращения
их эксплуатации показана на рисунке 2.4.
При совмещении вскрышных работ с горнотехническим этапом
рекультивации выработанного пространства карьеров непосред-
ственно в период их эксплуатации возможно снижение затрат по-
чти в 3...4 раза за счет сокращения числа переработки пород и
уменьшения дальности их перемещения. Схема очередности про-
изводства работ и направления перемещения горных пород при со-
вмещении вскрышных работ с горнотехническим этапом рекульти-
вации карьеров показана на рисунке 2.5.
2.2. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ТЕРРИТОРИИ КАРЬЕРОВ
ПРИ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННОМ НАПРАВЛЕНИИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРРИТОРИЙ
При выборе способа рекультивации карьеров залесением руко-
водствуются теми же соображениями, что и при проведении ре-
культивации под сельскохозяйственные угодья. Возможность ре-
культивации залесением используют в тех случаях, когда сельскохо-
зяйственное или иное использование территории карьера сопряже-
но с определенными трудностями, например плохое качество
почвы, отдаленное расположение карьера от населенных пунктов,
неудовлетворительный микроклимат для выращивания сельскохо-
зяйственных культур и др.
После завершения работ по горнотехническому этапу рекульти-
вации карьеров приступают к биологическому. Примерный состав
процессов при выполнении работ на биологическом этапе рекуль-
тивации необводненных карьеров приведен в таблице 2.1.
Технология послойного известкования приведена в таблице 2.2.
2.1. Состав процессов при выполнении работ на биологическом этапе рекультивации
нарушенных земель
Вид работ Основные агротехнические и технологические требования Применяемые машины
Выравниватель-планиров-
щик навесной к трактору
1,4т(МТЗ) ВПН-5.6
Дополнительное вырав-
нивание и планировка
после завершения осадок
поверхности
Внесение химических ме-
лиорантов
Ликвидация возвышений
и понижений в целях рав-
номерного распределе-
ния выпадающих осадков
и недопущения вымочек
Виды и дозы внесения
устанавливают на осно-
вании анализов почв, вы-
полняемых агрохимлабо-
раторией
Комплекс машин по транс-
портированию, разбрасы-
ванию и заделке химичес-
ких мелиорантов в почву
21
Продолжение
Вид работ
Основные агротехнические и
технологические требования
Применяемые машины
Комплекс работ по пер-
вичному освоению с посе-
вом злакобобовых много-
летних трав на 2...3 года:
внесение удобрений
предпосевная обработ-
ка с заделкой удобре-
ния
посев травосмесей
В установленные сроки и
с учетом запасов пита-
тельных веществ в почве
На глубину 0,1 м
Разбрасыватели удобрений
уход за посевами (рых-
ление, борьба с сорня-
ками, орошение)
уборка
Введение специального
переходного севооборота
(на 5.,.9 лет)
В соответствии с нормами
высева после протравли-
вания семян
По мере необходимости;
при образовании корки
Злаковые — в фазе выко-
лашивания; бобовые — в
начале цветения
В соответствии с агротех-
никой каждой культуры,
принятой в севообороте
Плуги дисковые и зубовые
бороны, культиваторы
Сеялки травяные и лугопа-
стбищные с междурядьями
7,5 или 15 см
Культиваторы, бороны
игольчатые и др.
Косилки, валкообразовате-
ли, грабли-ворошилки, под-
борщики, погрузчики и про-
чие машины
Комплексы сельскохозяй-
ственных машин в соответ-
ствии со спецификой воз-
делываемых культур
Введение зонального се-
вооборота, характерного
для региона
2.2. Технология послойного известкования почв
Вид работ
Основные агротехнические
и технологические требования
Средства механизации
Доставка известковых
материалов
Создание необходимого за-
паса; своевременная дос-
тавка; обеспечение сохран-
ности; защита от сырости
Разбрасывание 50%-й
дозы известковых мате-
риалов
Перемешивание извес-
ти с верхним слоем по-
чвы
Норма внесения 2...6 %
массы мелиорируемого
слоя (2... 10 т/га) в зависи-
мости от pH
На глубину 0,1 м или на по-
ловину пахотного слоя
При расстояниях транспор-
тирования: до 70... 100 км —
автосамосвалы; до 25 км —
тракторные прицепы; до
10...25 км — разбрасывате-
ли удобрений на базе авто-
мобилей
Разбрасыватель удобрений
(РУМ-8, РУП-8 и трактор
Т-150К или РУМ-16 к трак-
тору К-701)
Борона дисковая навесная
(БДН-3 и трактор Т-75)
22
Продолжение
Вид работ Основные агротехнические и технологические требования Средства механизации
Плуги общего назначе-
ния (ПЛ П-6-35 и трактор
Т-150К)
Разбрасывание 50%-й дозы
известковых материалов
Вспашка с оборотом
пласта
Разбрасывание остав-
шихся 50 % дозы извест-
ковых материалов
Перемешивание во вто-
ром перевернутом слое
почвы
На глубину 0,2 м или пахот-
ного слоя
Норма внесения 2...6 % мас-
сы мелиорируемого слоя
(2... 10 т/га) в зависимости
от pH
На глубину 0,1 м или на по-
ловину пахотного слоя
Борона дисковая навесная
(БДН-3 и трактор Т-75)
Минеральные удобрения в соотношении К2О — 50 %, Р2О5 —
30, NO3 — 20 % вносят машинами МВУ-8Б. Обычная доза внесе-
ния минеральных удобрений составляет около 0,5 т/га. Вносимые в
почву удобрения заделывают дисковыми боронами на глубину до
0,06 м.
Рекультивацию карьеров залесением проводят в следующей пос-
ледовательности. Вначале выравнивают дно карьера и выполаскива-
ют откосы до значений т = 1,5 и более, а при глубине карьера более
5...6 м на откосах устраивают бермы шириной около 3 м через каж-
дые 5 м по высоте склона. После завершения этих работ рыхлят уп-
лотненный грунт на дне карьера, а затем высевают бобовые куль-
туры, способствующие образованию гумуса и накоплению азота. В
последующем закладывают лес, избегая монокультуры. Одни лишь
хвойные породы деревьев не способствуют полному развитию по-
тенциала территории. Их дополняют лиственными породами дере-
вьев, соответствующих местным условиям. При посадке смешан-
ных пород деревьев более полно формируется ландшафт и обеспе-
чивается оздоровление биотопы. По периметру лесопосадки необ-
ходимо обсадить кустарником и деревьями второй величины,
образуя опушку шириной 3...5 м.
Наряду с сельскохозяйственной и лесохозяйственной рекульти-
вацией места сухой выемки грунта можно использовать и в других
целях — для создания спортивных и игровых площадок, устройства
кемпингов и отвода участков под строительство. Не исключается и
обратная засыпка выработанного пространства карьеров неопасны-
ми с точки зрения санитарии и сохранения качества грунтовых вод
материалами, например отвальным грунтом после проходки тонне-
лей метрополитена, строительными отходами после слома домов и
другими безвредными материаламй. После заполнения карьера
этими материалами формируют верхний насыпной слой, отсыпае-
мый из минерального грунта толщиной до 0,5 м и почвенного — не
менее 0,15 м, с последующей рекультивацией территории для сель-
скохозяйственного или иного использования.
23
3. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ОБУСТРОЙСТВО
ОБВОДНЕННЫХ КАРЬЕРОВ
Места мокрой выемки грунта — это затопляемые водой карьеры,
в которых грунт добывают с глубин, расположенных ниже уровня
грунтовых вод. После завершения выемки грунта такие карьеры
становятся затопленными. Любой затопленный карьер можно пре-
вратить в среду обитания животных и растений и в прекрасное мес-
то отдыха.
Затопленные карьеры, выемку грунта в которых вели без надле-
жащего контроля, будучи заброшенными, представляют собой
опасность, и их интеграция в ландшафт силами самой природы
происходит чрезвычайно медленно. Рекультивация и обустройство
затопленных карьеров ускоряют этот процесс.
3.1. ВОДНЫЙ РЕЖИМ И ГЛУБИНА ВОДОЕМА
Грунтовую воду в затопленных карьерах можно считать безуп-
речной с санитарной точки зрения, после завершения выемки грун-
та она переходит в разряд поверхностных или озерных вод. В про-
цессе эксплуатации водоема озерная вода может загрязняться не
только за счет внешних загрязняющих веществ, поступающих с
прилегающей территории, но и за счет биологической жизнедея-
тельности самого водоема, способствующей уменьшению подпит-
ки грунтовыми водами испаряющейся с поверхности водоема воды
из-за кольматации дна водоема взвешенными частицами, препят-
ствующими непрерывному водообмену. Поддержание качества
воды становится проблемой саморегулирования водоема. Поэтому
в состав работ по рекультивации и обустройству водоема необходи-
мо включать все возможные мероприятия по нейтрализации загряз-
нений на подступах к водоему, а развивающаяся водная раститель-
ность и животный мир должны обеспечивать чистоту водоема за
счет саморегулирования.
Качество воды часто страдает не от количества непосредствен-
ных загрязняющих веществ, а из-за общего избытка питательных
веществ, возникающего либо за счет притока извне, либо вслед-
ствие подкормки рыб и большого скопления водоплавающих птиц.
Избыточное накопление питательных веществ оказывает негатив-
ное влияние на застойные, мелководные водоемы, приводящее к
нарушению биологических процессов регенерации.
24
Глубина водоема также имеет важное значение для самореге-
нерации и дальнейшего его использования и формируется в про-
цессе выемки грунта. Глубина разработки определяется залега-
нием пригодных грунтов самого месторождения и способом до-
бычи.
Вынимают несвязные и полусвязные грунты в обводненных ка-
рьерах чаще плавучими землесоснымй снарядами, реже — грейфер-
ными, экскаваторами, драглайнами, канатно-ковшовыми и канат-
но-скреперными установками, а в осушенных карьерах применяют
прямые лопаты и скреперы. При выемке грунта землесосными сна-
рядами обеспечивается глубину разработки до 18...20 м, что способ-
ствует образованию достаточно глубоких, биологически стабиль-
ных водоемов.
Таким образом, при рекультивации и обустройстве обводненных
карьеров следует руководствоваться тем, что при производстве вы-
емки грунта необходимо создание'р'овного и плбского дна, а для
того чтобы впоследствишТюдоем можно было использовать дли-
тельное время без значительного ухудшеьпйкачества воды, его ми-
нимальная глубина должна составлять нечменее 2 м при минималь-
ном сезонном уровне колебания водьи
Мелкие водоемы быстро загрязндютбя и зарастают водными рас-
тениями, становясь непригодными для использования.
3.2. ТРЕБОВАНИЯ К ФОРМЕ, РАЗМЕРАМ И БЕРЕГАМ
ПРИ ОБУСТРОЙСТВЕ ВОДОЕМОВ
Чем больше размеры карьера, тем больше возможностей для
последующего использования его как водоема. В небольших водо-
емах, образовавшихся в карьерах площадью до 3 га, наиболее вероя-
тен экологический дисбаланс, и их рекультивация менее эффектив-
на по сравнению с рекультивацией водоемов, образуемых в круп-
ных карьерах.
Обустройство и формирование ландшафта будущего водоема за-
висят от придаваемой в плане формы карьерной выработки и уров-
ня залегания грунтовых вод. Из условий производства работ по до-
быче грунтового материала карьерам стараются придать в плане,
как правило, прямоугольную форму с соотношением сторон L = 2В,
где ЬмВ — длина и ширина карьера, с отведением по его периметру
полосы земли для складирования в кавальерах вскрышного слоя
почвы и защиты соседних земельных участков.
При глубоком залегании уровня грунтовых вод после выемки
грунта в таких карьерах образуются высокие и сухие склоны, недо-
статочно устойчивые к эрозионным процессам. Внешний вид скло-
нов и форма их очертания плохо удовлетворяют условиям форми-
рования ландшафта водоема. После завершения работ в таких карь-
ерах необходимы устройство плавных сопряженных плоскостей от-
25
косов и горизонтов выра-
ботки с естественной повер-
хностью земли и придание
овальных форм береговой
линии (рис. 3.1).
Очертание откосов карье-
ров определяется их устой-
чивостью и возможностью
использования выработан-
ного пространства в качестве
искусственного водоема.
Для обеспечения устой-
чивости берегов водоема не-
обходимо создание пологих
склонов. Крутые склоны
менее устойчивы и более
подвержены эрозионным
процессам, затруднено их
Рис. 3.1. Карьерные разработки:
а — форма (прямоугольная) разработки карьера в
плане; б — формирование извилистой береговой
линии при выемке грунта в карьере
озеленение, что препятствует интеграции карьера в структуру ланд-
шафта. Пологие склоны создают в процессе выемки грунта в карьере.
Любая доработка по превращению крутых откосов в пологие
после окончания работ в карьере значительно дороже. Особенно
трудно дорабатывать пологие склоны ниже уровня воды. На форму
очертания откосов карьера также влияет запланированное целевое
использование его как водоема; например, для водоемов, предназ-
наченных для купания и отдыха, рекомендуется создавать более по-
логие склоны по сравнению с водоемами, используемыми для рыб-
ной ловли, гребно-парусного спорта или другого назначения. Воз-
можные профили склонов искусственных водоемов в карьерах по-
казаны на рисунке 3.2.
На границе водного пространства склоны должны быть особен-
но пологими, чтобы предотвратить несчастные случаи на воде и
обеспечить развитие растительности, служащей для укрепления бе-
регов. Крутизна берега в этом месте должна быть не менее т = 3...10
на расстоянии не менее 1,5...2 м от минимального уровня воды в за-
висимости от целевого назначения всего водоема или его части. На
большей глубине склоны могут иметь большую крутизну, оставаясь
устойчивыми длительное время. Выше уровня воды береговой
склон переходит в берму, устраиваемую шириной не менее 3 м на
высоте не менее 1 м над максимальным уровнем воды, которую за-
тем сопрягают с естественной поверхностью земли.
По условиям производства работ в глубоких карьерах откосы,
как правило, выполняют более крутыми, с заложением т = 1,5. ..2. В
таких карьерах откосы, расположенные выше уреза воды, как пра-
вило, сухие, а при заложении т = 2 и более устойчивы по сравне-
нию с откосами, имеющими заложение т = 1,5 и менее, при отсут-
ствии на них сплошной древесной растительности.
26
3
Рис. 3.2. Возможные профили склонов искусственных водоемов, образуемых
в карьерах (размеры в м):
а и 6 — высокий и невысокий надводные склоны выработки; в — мелководный учас-
ток с подводным уступом и невысоким надводным склоном; г — песчаный пляж; / —
уровень воды в водоеме; 2— берма с окружной дорогой; 3 — промежуточная берма;
4— плавное сопряжение склона с рельефом местности
Поэтому откосы в глубоких карьерах, расположенные выше уре-
за воды, должны иметь заложение т = 2 и более, а при большой про-
тяженности их прерывают бермами шириной не менее 3 м через
каждые 5 м по высоте склона.
Верхние края выемок на всех склонах округляют для плавного
перехода в естественную поверхность земли.
Склоны, которым придана окончательная форма, покрывают
слоем почвенного грунта, снятым перед началом разработки карье-
ра, толщиной не менее 0,15 м. Почвенным грунтом покрывают и
подводные склоны в местах высадки водной растительности.
27
3
Рис. 3.3. Внешний вид водоема, образованного в карьере после проведе-
ния его рекультивации и обустройства территории:
7— акватория водоема; 2— залужение; древесно-кустарниковая растительность
Рис. 3.4. Формирование пологих береговых откосов при выемке грун-
та землесосами в мокрых карьерах:
а — формирование пологого откоса экскаватором; б— нанесение слоя по-
чвенного грунта перед повышением уровня воды; 1 — формируемый пологий
откос; 2— уровень грунтовых вод; 3 — вынутый минеральный грунт при
формировании пологого откоса экскаватором; 4 — экскаватор; 5— времен-
ный кавальер почвенного грунта; 6—бульдозер; 7— частичное понижение
уровня грунтовых вод в пределах забоя экскаватора; <?— нанесение слоя по-
чвенного грунта на сформированный откос; 9—часть грунтового массива,
разрабатываемого земснарядом
После завершения формирования откосов и нанесения на них
почвенного слоя проводят работы по озеленению с целью укрепле-
ния откосов (посадка растительности на линии уровня воды, а так-
же и на высоких крутых склонах). В противном случае возможны
эрозия и разрушение откосов под ударами волн. Фрагмент рекуль-
тивации и обустройства водоема, образованного в карьере, показан
на рисунке 3.3.
При выемке грунта в карьерах землесосными снарядами образу-
ются крутые откосы с заложением, равным откосам естественного
обрушения. Формирование береговых откосов проектных размеров
и заложения землесосными снарядами практически невозможно.
Поэтому при формировании откосов проектных размеров с учетом
последующего использования выработанного пространства в каче-
стве водоема грунт в береговой зоне вынимают экскаваторами, пе-
ремещая пригодный грунт в зону последующей разработки части
карьера землесосными снарядами (рис. 3.4).
При выемке грунта в карьере экскаваторами можно получить бе-
реговые откосы практически любых размеров и заложения.
3.3. ФОРМИРОВАНИЕ БЕРЕГОВОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ
ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ
Деревья и кустарники, водные растения и тростник способству-
ют восстановлению полноценной и стабильной природной среды и
обеспечивают долговременную защиту берегов и откосов от разру-
шения. Правильное расположение растительного покрова способ-
ствует поддержанию чистоты воды в водоеме и достижению живо-
писного и разнообразного пространственного расчленения при-
брежной территории. Примеры возможного озеленения искусст-
венных водоемов показаны на рисунке 3.5.
После завершения мокрой выемки грунта и проведения работ по
рекультивации и обустройству карьер превращается в непроточный
водоем искусственного происхождения. В зависимости от сезонно-
го колебания уровня воды в искусственных водоемах и размеров бе-
реговых склонов можно выделить четыре пояса, характеризующие-
ся различными условиями для развития растительности.
Подводный пояс — часть берегового склона, постоянно покрытая
водой.
Пояс переменного уровня — часть берегового склона, периодичес-
ки затопляемая водой водоема. Степень увлажненности почв в этом
поясе меняется в зависимости от сезонного колебания воды в водо-
еме и наката волн.
Первый надводный пояс — часть берегового склона, расположен-
ная выше максимального уровня воды в водоеме, почвы которого
недосягаемы воздействию наката волн, но находятся под влиянием
воздействия капиллярного поднятия грунтовых вод.
29
в
Рис. 3.5. Примеры закрепления береговых склонов искусственных
водоемов озеленением:
а, бив — рекультивация неглубоких, средней глубины и глубоких карьеров;
1 — тростник; 2 — дернина; 3— ивняк; 4 — отдельные деревья; 5 — древес-
но-кустарниковые насаждения
Второй надводный пояс — часть берегового склона, расположен-
ная выше первого надводного пояса, почвы которого недосягаемы
воздействию грунтовых вод.
Размеры каждого из поясов определяются природными условия-
ми конкретного объекта рекультивации.
Особое внимание при выполнении работ по закреплению бере-
говых склонов карьера озеленением необходимо придавать форми-
рованию растительного покрова в поясе переменного уровня воды,
так как эта зона наиболее подвержена воздействию волн. Озелене-
30
ние в этой зоне выполняют, применяя специальные методы форми-
рования ландшафта, создавая в первую очередь полосу тростника в
прибрежной зоне, которая обеспечивает требуемую естественную
защиту берега, создает условия для биологической регенерации во-
доема и формирует среду обитания для водоплавающих и болотных
птиц. Ширина тростниковой полосы зависит от крутизны берего-
вого склона. Более широкую полосу тростника формируют на поло-
гих склонах. На крутых подводных откосах тростник выращивают
на узкой полосе. Как правило, при создании защитной зоны из тро-
стника растения высаживают на узкой прибрежной полосе у кром-
ки воды, откуда тростник распространяется в обе стороны, но более
интенсивно - в сторону воды.
Часть берегового склона, расположенную выше уровня воды,
закрепляют инженерно-биологическим способом — укладкой хво-
ростяных прутьев в виде выстилок с последующей присыпкой сло-
ем почвенного грунта. Впоследствии хворостяные прутья, находясь
в зоне действия грунтовых и поверхностных вод, прорастают, обра-
зуя заросли прибрежного ивняка.
Береговой склон, расположенный выше зоны прибрежного ив-
няка, крепят залужением — посевом трав по слою нанесенного по
верху склона почвенного грунта и посадкой отдельных деревьев.
При недостаточном количестве питательных веществ в почвах, об-
разованных после разработки песчаных и гравийных карьеров, низ-
кое расположение уровня грунтовых вод ограничивает выбор видо-
вого состава. В качестве посадочного материала используют сажен-
цы дуба и березы. Водой в этом поясе растения снабжаются лишь за
счет поверхностных вод атмосферных осадков. Примеры закрепле-
ния береговых склонов искусственных водоемов озеленением по-
казаны на рисунке 3.5.
4. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ТЕРРИТОРИИ КАРЬЕРОВ
ДОБЫЧИ КАМНЯ
По классификации (см. табл. 1.1) скальные грунты и конгломе-
раты считают непригодными для биологической рекультивации
по физическим свойствам. При добыче камня рекультивация вы-
работанного пространства карьеров и поверхностей отвалов из
скальной породы требует выполнения специальных предвари-
тельных мероприятий. Карьер по добыче камня — серьезное втор-
жение в структуру ландшафта, полностью изменяющее природ-
ные условия и оставляющее после себя многочисленные и боль-
шей частью очень заметные раны в природном балансе и внешнем
виде ландшафта.
31
В процессе добычи камня образуются насыпи из вскрышного
(поверхностный слой месторождения) слоя грунта, непригодного
для производственных целей. Этот грунт можно разделить на пло-
дородный слой почвы и материнскую породу или выветренные
скальные породы, снимаемые при выполнении вскрышных работ.
Верхний почвенный слой должен быть сохранен во временных от-
валах растительного грунта. Кроме того, на некоторых добываю-
щих предприятиях в отвал отправляют отсев, а также другие про-
изводственные отходы, добытые в месторождении, но непригод-
ные для использования. Объемы и доля вскрышных работ и произ-
водственных отходов в объеме добычи непостоянны и изменяются
по мере разработки месторождения, однако их можно предвари-
тельно достаточно точно рассчитать, чтобы определить размеры
отвалов и окончательно сформировать рельеф местности при ре-
культивации.
4.1. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ОБУСТРОЙСТВО
ПОДОШВЫ ВЫРАБОТКИ И СКЛАДСКИХ ПЛОЩАДОК
Подошва выработанного пространства в карьерах скального
грунта, а также уплотненные в результате движения транспортных
средств производственные и складские площадки непригодны для
непосредственного обустройства ландшафта без предварительного
проведения работ по их рекультивации. Поэтому перед планомер-
ной высадкой саженцев древесно-кустарниковой растительности
на площади рекультивируемых участков подошвы карьера и складс-
ких площадок, предварительно освобожденных от складируемого
материала, отсыпают слой рыхлого вскрышного и почвенного грун-
тов толщиной не менее I м. Для погрузки в автосамосвалы вскрыш-
ного и почвенного грунтов из временных отвалов используют одно-
ковшовые экскаваторы. Доставляемый автосамосвалами вскрыш-
ной и почвенный грунты разравнивают бульдозерами по поверхно-
сти рекультивируемых участков подошвы карьера и складских
площадок. В карьерных разработках достаточно часто наблюдается
скопление холодного воздуха, что в совокупности с низким содер-
жанием питательных веществ образуемого растительного покрова
затрудняет развитие древесно-кустарниковой растительности.
Поэтому для оттока холодного воздуха при проведении рекульти-
вации необходимо создать уклон подошвы карьера в сторону об-
щего понижения дневной поверхности земли, а постоянным отва-
лам придать форму, обеспечивающую продуваемость карьерной
выработки.
Использование выработанного пространства карьеров камня в
качестве искусственного водоема для целей рекреации проблема-
тично из-за непостоянства уровня воды в них после их затопления и
опасных отвесных берегов.
32
4.2. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ОБУСТРОЙСТВО СКЛОНОВ
СКАЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ
При выемке скального грунта его периодически предварительно
рыхлят буровзрывным способом, в отдельных случаях — механи-
ческой распиловкой более слабых (известняки, известняки-раку-
шечники, мрамор) горных пород на отдельные блоки или другим
способом.
Независимо от способа рыхления скального грунта после завер-
шения работ в карьере остаются крутые откосы большей или мень-
шей протяженности в зависимости от конкретных условий место-
рождения. При обустройстве таких откосов придавать им пологую
форму необязательно. Примером их обустройства могут служить
отвесные скалы, оставляемые после выемки камня. Однако крутиз-
на оставляемого откоса зависит главным образом от прочностных
характеристик пород, слагающих рекультивируемый склон. В
принципе должна быть сформирована вполне устойчивая скала
крутизной около 60° к линии горизонта, расчлененная по высоте
через каждые 10...30 м горизонтальными уступами шириной не ме-
нее 3 м.
Если в процессе разработки месторождения эти условия не были
выдержаны, то устойчивое положение склонам придают, проводя
дополнительные земляные работы буровзрывным способом
(рис. 4.1).
После того как будет сформирован устойчивый скальный
склон, его начинают обустраивать, ссыпая сверху на его поверх-
ность вначале мелкозернистый минеральный, а затем почвенный
грунт из временных отвалов, которые были размещены на верхних
отметках вблизи карьера при производстве вскрышных работ. При
падении часть грунта задерживается на уступах и неровностях ре-
культивируемого откоса, создавая условия для естественного рас-
пространения травянистой и древесно-кустарниковой раститель-
ности. Для ускорения и планомерного достижения этой Цели мож-
но использовать гидропосев семян и внесение химических удобре-
Рис. 4.1. Пример формирования устой-
чивого склона в скальном грунте (разме-
ры в м):
а...з— очередность разработки скальных мас-
сивов; 7 — выработанное пространство карь-
ера; 2—подошва выработки; 3— склон, ос-
тавленный после выемки камня; 4, 6, 8—
скважины для закладки BB в первом, втором и
третьем ярусах склона; 5, 7- уступы в подо-
шве первого и второго ярусов; 9 — дневная
поверхность земли; 10— скальный массив
33
3
2
Рис. 4.2. Пример обустройства склона выработки скального грунта (раз-
меры в м):
а — схема перемещения вскрышного грунта; б — обустройство склона; /— на-
правления перемещений грунта при вскрытии карьера и обустройстве склона;
2 —временный отвал почвенного слоя грунта; 3— защитные насаждения; 4 —
ограждение; 5—склон выработки; 6— устойчивая стенка склона; 7—закруг-
ленная верхняя кромка выработки с насыпанным верхним слоем почвы и поса-
женными защитными насаждениями; <?— насыпной грунт; 9— подошва выра-
ботки покрытия мелкозернистой почвой для посадки деревьев и кустарников
ний, а также других питательных веществ. Для выполнения этих
работ можно применять бульдозеры и гидросеялки, используемые в
мелиоративном и гидротехническом строительстве. Схема обуст-
ройства склонов карьера после выработки камня показана на ри-
сунке 4.2.
34
5. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ВЫРАБОТАННЫХ ПЛОЩАДЕЙ
ТОРФЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
5.1. СПОСОБЫ ДОБЫЧИ И ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ПРИ ТОРФОРАЗРАБОТКАХ
Возможность использования выработанных торфяников зави-
сит от способа добычи торфа, водного режима, возраста выработки,
степени задернения и т. д. Торф добывают фрезерным, гидравли-
ческим, машиноформовочным и резным способами.
При послойно-поверхностном фрезеровании залежей торфа об-
разуются участки с выровненной поверхностью дна забоев, заклю-
ченные между валовыми каналами, располагаемыми друг от друга
через 500 м, которые называются фрезерными полями. Длина вало-
вых каналов может достигать 3 км. Внутри каждое фрезерное поле
поделено регулирующей сетью каналов на прямоугольные карты
шириной по 20 м в залежах верхового и переходного типов торфа и
по 40 м — в залежах низинного торфа. Глубина картовых каналов
обычно составляет 0,5...1 м, ширина по верху — 1,5...3 м. Поверх-
ность временного складирования добытого торфа на 0,3...0,5 м
выше поверхности выработанного пространства в карьере, а в от-
дельных случаях до 2,5 м. Мощность оставшегося слоя торфа в карь-
ере составляет 0,1. ..0,7 м, а в отдельных местах достигает более 1 м.
Недавно выбывшие из эксплуатации фрезерные поля практи-
чески не покрыты растительностью. Осушительная сеть имеет
удовлетворительное состояние. Вдоль бровок каналов расположе-
ны кавальеры минерального грунта. Увлажненность фрезерных по-
лей в таких условиях незначительна.
Фрезерные поля прошлых лет зарастают травой, кустарником и
мелколесьем, особенно бровки и откосы каналов, кавальеры. Осу-
шительная сеть не работает — каналы разрушены и заилены, насос-
ные станции осушения не работают, и выработанное пространство
постепенно затапливается водой.
Карьеры гидроторфа — выработанное пространство, оставшееся
после добычи торфа гидравлическим способом и представляющее
собой чередующиеся котлованы, разделенные на рабочие карты пе-
ремычками. Карты гидроторфа имеют сравнительно правильную,
обычно прямоугольную, форму с размерами сдорон: ширина до 60 м
и длина до 200 м. Максимальная глубина выработки до 5 м, длина
сезонных проходов агрегатов до 2 км. Рабочие карты отделены друг
от друга поперечными перемычками шириной по верху 0,6... 1 м, а
сезонные проходы агрегатов — продольными перемычками шири-
ной по верху около 4 м. В заброшенных карьерах гидроторфа пере-
мычки разрушены, заросли кустарником и мелколесьем, а мелко-
35
водные участки карьера — тростником и рогозом. Как правило, ка-
рьеры гидроторфа заполнены водой, оставшейся гидромассой и
захламлены вымытыми из залежи древесными останками.
Карьеры машиноформовочной добычи торфа образовались после
выработки торфяного месторождения элеваторным или экскава-
торным способом и представляют собой выемки в виде чередую-
щихся траншей и перемычек. Образующиеся траншеи имеют ши-
рину от 4 до 10 м и достигают длины, равной 2 км, отделены друг от
друга продольными перемычками, которые имеют ширину
0,5...3 м. По длине через каждые 10...80 м траншеи поделены попе-
речными перемычками шириной 0,5...2,5 м. Глубина выемки зави-
сит от первоначальной мощности залежи торфа, глубины экскава-
ции и не превышает обычно 4 м. После прекращения добычи торфа
машиноформовочным способом перемычки и дно траншей обычно
захламлены пнями, покрыты древесной растительностью. Траншеи
заполнены водой и на мелководных участках зарастают тростни-
ком, рогозом и осокой.
Карьеры резной добычи торфа — участки торфяных месторожде-
ний, изрытые отдельными ямами-копанцами при ручной добыче
торфа на топливо для внесения в почву на садово-огородных участ-
ках и для других непромышленных целей. Они чаще всего имеют
неправильную форму со сложной конфигурацией границ. Глубина
их достигает 2 м. Перемычки между ними бывают различной шири-
ны в зависимости от густоты ям-копанцев.
Неэксплуатируемые участки, противопожарные зоны, поля
сушки, окрайки, дамбы, поверхность которых выше выработан-
ных площадей, чаще захламлены, заросли кустарником и сорной
травой.
Характерная черта выработанных площадей торфяных место-
рождений — существенное различие физических свойств оставше-
гося слоя торфа и нижележащей породы, выраженное резким пере-
ходом от рыхлого торфа к минеральному грунту, от высокого влаго-
содержания к низкому. Почвенный профиль имеет трехслойное
строение, состоящее из верхнего придонного слоя торфа, переход-
ного и подстилающей породы.
В придонном слое торф характеризуется рядом морфологичес-
ких признаков и степенью разложения. Одно из неблагоприятных
свойств торфа — его высокая влагоемкость. Для этого же слоя ха-
рактерна неудовлетворительная водопроницаемость. Интенсив-
ность просачивания осадков связана с состоянием почвенных кол-
лоидов. В засушливые периоды коллоиды свертываются и водопро-
ницаемость возрастает. В дождливую погоду коллоиды набухают и
тормозят передвижение влаги в силу слабой капиллярной связи
между торфом и подстилающей породой.
Переходный слой между подстилающей породой и торфом, как
правило, сильно гумусирован и оглеен, обладает большой плотнос-
тью и вязкостью, сдерживает фильтрацию нисходящего тока воды,
36
затрудняет использование ее растениями, тормозит распростране-
ние корневой системы в подпахотные горизонты. Высохший кон-
тактный слой приводит к тому, что растения потребляют воду
только из торфяного горизонта, а в периоды снеготаяния или
обильных атмосферных осадков создаются условия появления
верховодки в торфяной почве. В связи с этим почвы в выработан-
ных торфяниках часто переувлажнены, что отрицательно сказыва-
ется на их освоении.
Подстилающая порода представлена в основном песчаными,
речными и озерными отложениями.
С точки зрения экономической целесообразности и охраны
природных ландшафтов направление дальнейшего использования
выработанных торфяных месторождений определяется в основ-
ном геоморфологическими условиями образования торфяного
месторождения. В зависимости оттого, в какую геоморфологичес-
кую группу входит месторождение, рекомендуют и направление
использования выработанного пространства после выемки торфа.
Например, при расположении месторождения на склонах надпой-
менных террас или староречий предпочтительнее сельскохозяй-
ственное использование. Выработанные месторождения, распо-
ложенные в сточных котловинах на равнинных землях, могут
иметь многоцелевое использование с преимуществом сельскохо-
зяйственного. Выработанное месторождение, находящееся в бес-
сточных котловинах на поймах или в бессточных межморенных
котловинах на участках обвалованной поймы, в дальнейшем,
как правило, используют как водохозяйственное, а при распо-
ложении в неглубоких междуречных впадинах — как лесохозяй-
ственное.
5.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ
ВЫРАБОТАННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТОРФА
Техническую рекультивацию выработанных месторождений
торфа, как правило, выполняют в три этапа.
Основная задача первого этапа технической рекультивации вы-
работанных площадей торфяных месторождений для сельскохо-
зяйственного использования — создание осушительно-увлажни-
тельной системы, обеспечивающей быстрый отвод воды с площа-
дей во влажные периоды и увлажнение корнеобитаемого слоя по-
чвы в засушливые периоды, а также обеспечение увлажнения
корнеобитаемого слоя почвы путем шлюзования в вегетационный
период.
Второй этап технической рекультивации — проведение куль-
туртехнических и планировочных работ. Параллельно им на вы-
бывших фрезерных полях строят дороги, а при рекультивации карь-
37
еров торфа строят дороги только после выполнения планировочных
работ. Подъездные дороги к рекультивируемым объектам во всех
случаях прокладывают в подготовительный период.
Заканчивают техническую рекультивацию послеосадочным ре-
монтом осушительной сети, укреплением откосов и дна каналов,
сооружением устройств для наблюдения за водным режимом в кор-
необитаемом слое почвы и выполнением других видов работ.
К рекультивации желательно приступать не позднее чем через
год после окончания добычи торфа на автономном участке.
Перед проведением технической рекультивации отлавливают и
переселяют в специальные места обитания ценные породы живот-
ных (бобров, ондатру и т. д.).
Создание осушительно-увлажнительной системы включает пе-
реустройство существующей осушительной сети. При проведении
работ по переустройству осушительной сети магистральные, вало-
вые каналы или коллекторы, а также нагорные и водоподводящие
каналы, как правило, не переустраивают. Картовые каналы-осуши-
тели при необходимости углубляют и расширяют, а ненужные засы-
пают. Расстояние между осушителями при сельскохозяйственном
использовании принимают 80, 120, 160, 200 м в залежах низинного
торфа, 60,80,100,120 м — в залежах верхового торфа, а при исполь-
зовании под лес — 100 и 200 м. Минимальную глубину осушителей в
торфяных грунтах принимают 1,2 м, а в минеральных — 1 м. Уклон
дна осушителей принимают не менее 0,0003, а в условиях плоского
рельефа местности — 0,0002. Поперечное сечение открытой сети
обычно устраивают трапецеидальной формы. Минимальную ши-
рину канала по дну принимают в зависимости от вида используемой
строительной техники, например для экскаваторов обратная лопа-
та — 0,4 м, для экскаваторов драглайн — 0,6 м. При углублении су-
ществующих каналов ширину по дну принимают равной полутор-
ной длине ковша экскаватора. Устойчивое состояние откосов кана-
лов зависит от вида грунтов и глубины канала. Значения коэффици-
ентов заложения откосов т канала, обеспечивающих их устойчивое
положение, зависят от глубины каналов Я и вида грунтов. Напри-
мер, при Я до 1,5 м т- 1...2, при Я 1,5...2,5 м т = 1,5...2,5, при
Ясвыше 2,5 м т = 1,5...3,5. При этом меньшие значения коэффи-
циентов заложения откосов соответствуют каналам, устраиваемым
в устойчивых связных и полусвязных грунтах, большие значения
соответствуют каналам, устраиваемым в неустойчивых, оплываю-
щих грунтах (пески пылеватые, сапропели и др.).
В процессе рекультивации стараются сохранить существующие
проводящую и ограждающую сети. Учитывая, как правило, неудов-
летворительное состояние сетей, их расчищают от завалов и обру-
шений, планируют откосы и углубляют каналы.
Все картовые переезды и временные гидротехнические сооруже-
ния на магистральных и валовых каналах разбирают. Взамен их
строят постоянные. Затем вручную или специальными машинами
38
сводят древесно-кустарниковую растительность вдоль водоприем-
ника и магистрального канала. Бульдозером разравнивают отвалы
грунта, расположенные вдоль каналов.
Переустройство осушительной сети при рекультивации вырабо-
танных фрезерных полей особых затруднений не вызывает. Площа-
ди уже осушены, проходимость землеройной техники обеспечена.
Обычно земляные работы начинают с углубления или расчистки во-
доприемника и магистрального канала. Затем углубляют или про-
чищают проводящую сеть второго порядка — валовые каналы или
коллекторы. И в последнюю очередь нарезают регулирующую
сеть — осушители. При этом руководствуются следующим. При
ровной поверхности выработанных фрезерных полей целесообраз-
но засыпать один валовой канал с целью удлинения осушителей до
1000 м. При наличии вдоль магистральных и коллекторных каналов
несработанных подштабельных полос или кавальеров минеральной
выкидки грунта эти каналы засыпают при разравнивании подшта-
бельных полос и кавальеров, а затем параллельно засыпаемым на
расстоянии 50... 100 м нарезают новые. Если картовые каналы име-
ют малую глубину — до 0,5...0,8 м и ширину по дну до 1 м и вдоль
бровок расположены кавальеры минерального грунта, то в таких
случаях все старые картовые каналы засыпают, а затем нарезают но-
вые осушители.
Переустройство осушительной сети на площадях выработанных
торфяных карьеров экскаваторным и гидравлическим способами
добычи из-за сильной их изрытости и обводненности нельзя вы-
полнить в той же последовательности, как фрезерных полей. Спо-
соб строительства осушительной сети и разравнивания перемычек
при проведении технической рекультивации карьеров торфа осно-
ван на использовании обычной строительной и мелиоративной тех-
ники и сводится к поэтапному выполнению строительных работ.
Первоначально выполняют предварительное осушение территории
карьера за счет строительства временной осушительной сети, кото-
рая обеспечивает сброс воды с карьеров, и проводят работы по раз-
равниванию перемычек и Недоборов. Затем строят постоянную ре-
гулирующую сеть каналов, обеспечивающую норму осушения для
заданных конкретных условий.
Схема устройства временной осушительной сети на площадях
выработанных торфяных карьеров машиноформовочным способом
показана на рисунке 5.1.
При предварительном осушении по периметру карьера отрыва-
ют каналы или используют построенные ранее в период добычи
торфа каналы-осушители, обеспечивающие отвод воды в водопри-
емник и используемые впоследствии как постоянные. Далее между
постоянными каналами вдоль продольных перемычек устраивают
временные осушители, также связанные с водоприемником. Пер-
пендикулярно осушителям в шахматном порядке прокапывают
поперечные прокопы длиной, равной половине расстояния между
39
L= 100м
Рис. 5.1. Схема расположения временной осушительной сети в карьере экскаваторного
способа добычи торфа:
а — план карьера; б — поперечное сечение карьера; / — постоянный осушитель; 2 — временный
осушитель; 3и 4— продольные и поперечные перемычки; 5 — временные прокопы; / и 1\ — рас-
стояния между продольными и поперечными перемычками; bn, hn — ширина и высота продоль-
ной перемычки; Л —глубина временного прокопа в продольной перемычке; а—заглубление
временного прокопа ниже дна карьера; йср — глубина срезки перемычек при разравнивании по
поверхности карьера; Ь'п и Ьп — ширина продольной и поперечной перемычек; /т, — глубина за-
сыпки временных прокопов; L — расстояние между постоянными каналами-осушителями, по-
строенными в период добычи торфа
временными осушителями, а расстояние между поперечными
прокопами принимают равным расстоянию между поперечными
перемычками. Поперечное сечение каналов временной осуши-
тельной сети имеет трапецеидальную форму, выполненную шири-
ной по дну 0,4...0,6 м, изаложение откосов/и = 0,25...0,5. Прокопы
в продольных перемычках заглубляют на 0,5 м ниже дна карьера.
Постоянную регулирующую сеть возводят с учетом образующейся
поверхности после разравнивания перемычек и Недоборов грунта
в карьере.
Третий этап технической рекультивации выработанных место-
рождений — выполнение культуртехнических работ. Их основная
задача — расчистка площадей от древесно-кустарниковой расти-
40
тельности. Расчистка, как правило, заключается в корчевании,
срезке, фрезеровании и запашке.
Корчевание состоит из очистки рекультивируемых участков от
кустарников и пней вместе с корнями корчевателями, экскаватора-
ми и бульдозерами. При корчевании вместе с корнями удаляется
достаточно большое количество торфа, что является существенным
недостатком корчевания. Чтобы избежать потерь торфа, выкорче-
ванную массу 2...3 недели подсушивают, а затем отряхивают от тор-
фа путем перемещения подсушенной массы бульдозером. Далее вы-
корчеванный древесный материал собирают в валы, а затем вывозят
за пределы рекультивируемой площадки на уничтожение или на
дрова. Образовавшиеся при отряхивании кучи торфа разравнивают
бульдозером по всей площади или подсыпают в места выклинива-
ния минерального грунта и там разравнивают.
При расчистке площадей от древесно-кустарниковой раститель-
ности, состоящей из неивовых пород, деревья диаметром стволов до
0,2 м срезают кусторезами или бульдозерами, а корневую систему
выкорчевывают корчевателями или запахивают кустарниково-бо-
лотными плугами. В этом случае увеличивается производитель-
ность, сохраняются торф и гумусовый горизонт и можно работать в
зимний период по снежному покрову толщиной до 0,3 м.
Сведенную древесно-кустарниковую растительность при кор-
чевании или срезке сгребают кустарниковыми граблями в валы,
размещаемые параллельно на расстоянии 100... 150 м друг от дру-
га. При сгребании допускаются потери мелких остатков древеси-
ны (3...4 %).
Площади от древесно-кустарниковой растительности расчи-
щают фрезерованием мелиоративной машиной МТП-42, предназ-
наченной для глубокого фрезерования торфяной залежи и измель-
чения древесно-кустарниковой растительности до размера, не
превышающего 0,2 м, с заделкой ее в почву на глубину до 0,4 м.
После фрезерования площади вспахивают с целью заделки остав-
шихся древесных остатков. Преимущество фрезерования состоит
в том, что после него получают готовое поле для сельскохозяй-
ственного использования. Следует отметить, что заделываемая из-
мельченная древесина вводится в баланс органического вещества
почв рекультивируемых площадей, однако при большом количе-
стве снижает плодородие за счет изъятия части азота из почвы для
разложения древесины.
После фрезерования поверхность торфяного поля прикатывают
водоналивными катками с целью предотвращения ветровой эрозии
и создания лучшего водного режима.
При зарастании рекультивируемых площадей кустарником вы-
сотой до 6 м и диаметром стволов у корневой шейки до 0,09 м расчи-
стку выполняют запашкой кустарника кустарниково-болотными
плугами под пласт. Количество незаделанных древесных остатков
41
на поверхности не должно превышать 1 %. Требуется 3...4 года для
перегнивания запаханной древесины, в течение которых ее нельзя
перепахивать. При этом способе исключены такие операции, как
сбор древесины в валы, вывоз и уничтожение ее.
В отдельных случаях древесную растительность сводят вручную,
в частности при рекультивации торфяных карьеров.
Древесину, извлеченную из залежи в процессе добычи торфа, а
также порубочные остатки древесины и пни из валов используют в
качестве твердого топлива. В противном случае древесину сжигают
на месте или вывозят на минеральные земли и там сжигают, соблю-
дая правила пожарной безопасности, с ноября по март.
При рекультивации площадей выработанных месторождений
торфа под залесение по согласованию с лесхозами сведенную дре-
весную растительность оставляют на месте, предварительно утрам-
бовав ее тракторами.
Наиболее дорогостоящая и трудоемкая работа — выравнивание
рекультивируемой поверхности, которую выполняют в два этапа.
Первый этап — грубое выравнивание, включающее срезку под-
штабельных полос, засыпку старой осушительной сети на фрезер-
ных полях, разравнивание продольных и поперечных перемычек и
дамб торфяных карьеров, засыпку ям, старых пожарных водоемов,
западин и глубоких понижений. Грубое выравнивание выполняют
бульдозерами после проведения осушительных работ.
Второй этап — качественное выравнивание поверхности, спо-
собствующее улучшению организации поверхностного стока, обес-
печению равномерности увлажнения верхнего слоя почвы, улучше-
нию условий применения широкозахватной и скоростной сельско-
хозяйственной техники. Качественное выравнивание поверхности
выполняют длиннобазовыми планировщиками, которыми засыпа-
ют понижения глубиной до 0,25 м и шириной до 20...30 м, после
первичной обработки площадей в сочетании со вспашкой, дискова-
нием и прикатыванием.
5.3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ
ВЫРАБОТАННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТОРФА
Биологическую рекультивацию выработанных месторождений
торфа выполняют после проведения технической рекультивации.
Она включает первичную обработку почвы, выбор предварительных
культур для посева, внесение химических мелиорантов и удобрений.
Предварительная обработка способствует сохранению и накоп-
лению влаги, очищению почвы от сорной растительности, регули-
рованию водного и питательного режимов, усилению аэрации, ак-
тивации биологических процессов, разложению вредных соедине-
ний. В состав операций первичной обработки входят вспашка, дис-
42
кование, фрезерование и прикатывание. Вначале проводят плуж-
ную вспашку с последующей разделкой пласта дисковой бороной.
Качество разделки пласта зависит от угла атаки дисковых батарей,
направления перемещения бороны относительно разделываемого
пласта и глубины вспашки.
В случае неглубокой вспашки пласт разделывают под неболь-
шим (8...1 Г) углом атаки дисковых батарей, а дискование проводят
сначала вдоль пласта, чтобы исключить извлечение древесных ос-
татков и дернины на поверхность, а затем под некоторым углом к
основному направлению пласта для выравнивания поверхности.
При глубокой вспашке пласт разделывают под большим (до 90°) уг-
лом атаки дисковых батарей, а дискование проводят диагонально-
перекрестным способом перемещения дисковой бороны.
Дискование болотно-торфяных почв начинают спустя З...5сут
после вспашки, а на минеральных участках — вслед за вспашкой.
На мелкозалежных торфяных почвах более рациональный способ
первичной обработки — фрезерование. Оно способствует сохране-
нию органического вещества торфяной залежи, не нарушает есте-
ственного распределения биологической активности по слоям торфа.
После первичной обработки почвы рекультивируемые площади
прикатывают до посева или после посева с целью уплотнения и вы-
равнивания поверхности для равномерной заделки семян по глуби-
не. Кроме того, прикатывание способствует увлажнению пахотного
слоя торфа за счет капиллярного подпитывания из нижних слоев
почвы, предотвращая иссушение верхнего слоя. В качестве предва-
рительных культур рекомендуют возделывать овес, корнеплоды,
картофель, озимую рожь, горохоовсяную смесь, люпин. Выбор
предварительных культур определяется потребностью в них хо-
зяйств, почвенно-климатическими условиями района, степенью
разложения торфа. При возделывании предварительных культур
происходят усадка и уплотнение торфа, усиливаются микробиоло-
гические процессы и минерализация его.
Придонный слой торфа многие столетия находился в анаэроб-
ных условиях, и поэтому процессы разложения органического ве-
щества и накопление подвижных форм элементов питания в первые
годы освоения протекают медленно. Источником питания в этот
период для растений являются в основном вносимые минеральные
и органические удобрения. Дозы минеральных удобрений зависят
от сроков и способов их внесения, планируемой урожайности,
обеспеченности почвы элементами питания, коэффициента ис-
пользования растениями питательных веществ из удобрений, био-
логических особенностей культур. Для получения высоких урожаев
сельскохозяйственных культур на выработанных торфяниках в ка-
честве минеральных рекомендуют вносить калийные удобрения.
Минеральные удобрения вносят в почву как осенью под озимые,
таки ранней весной в подкормку или при посеве. Средние нормы ка-
лийных удобрений при окультуривании 1 га выработанных площа-
43
дей торфяных месторождений составляют под однолетние и много-
летние травы 180...240 кг, под корнеплоды и клубнеплоды —
200...240 кг, под зерновые и бобовые культуры — 150... 180 кг. Орга-
нические удобрения вносят в зависимости от мощности остаточного
торфа, но не менее 30...40 т на 1 га рекультивируемой площади.
6. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ОБУСТРОЙСТВО
ОТВАЛОВ И НАСЫПЕЙ
Отвалами называют земляные насыпи, не имеющие делового
назначения и образуемые в результате отсыпки грунта, разраба-
тываемого в любой выемке. К отвалам также относят искусствен-
ные насыпи из пустых пород, некондиционных полезных иско-
паемых, хвостов обогащения, золо- и шлакоотвалы тепловых
электростанций, свалки и полигоны обезвреживания и захороне-
ния отходов. Отвалы, возводимые намывным способом, называ-
ют гидроотвалами.
Любые отвалы, терриконы и свалки наносят ущерб окружающей
среде за счет нарушения экологического равновесия в природе,
обусловливаемого ухудшением качества грунтовых и поверхност-
ных вод в результате выветривания или смыва загрязняющих ве-
ществ с их поверхности, а также за счет изменения воздушных пото-
ков и ослабления регенерационного потенциала ландшафта в це-
лом. Кроме того, бесформенные, бросающиеся в глаза отвалы обе-
зображивают пейзаж.
Предотвращение и устранение ущерба, наносимого ландшафту
отвалами, а также их удовлетворительное обустройство решают
правильным выбором места для их размещения, с учетом возмож-
ности последующего использования, приданием устойчивости
склонам при формировании отвалов и надлежащим озеленением.
Перечисленные мероприятия способствуют превращению отвалов,
по меньшей мере, в нейтральную структуру, способствующую ин-
теграции их в ландшафт, снижению негативного воздействия на ок-
ружающую среду.
6.1. ТРЕБОВАНИЯ К ФОРМИРОВАНИЮ
И РЕКУЛЬТИВАЦИИ ОТВАЛОВ
При любых обстоятельствах формированию отвала любого на-
значения должно предшествовать снятие верхнего слоя почвы в его
основании. При этом желательно снимать не только гумусовую
часть верхнего слоя растительного грунта, но и подстилающий,
44
пронизанный корнями растений слой грунта, представляющий со-
бой важный'и ценный материал для последующей рекультивации.
Норму снятия плодородного слоя почвы при производстве земля-
ных работ устанавливают в соответствии с рекомендациями ГОСТ
17.5.3.06—85. Объемы снимаемой почвы обычно велики. Поэтому
снимают верхний слой, с учетом его сохранения во временных кава-
льерах и последующего использования при восстановлении по-
чвенного слоя на отвале, бульдозерами при транспортировании на
расстояние до 60 м, а свыше 60 м — скреперами.
При добыче полезных ископаемых подземным способом образу-
ются так называемые породные отвалы, формируют которые, отсы-
пая пустую породу с применением канатной дороги, скипов или
опрокидных вагонеток.
Вновь закладываемые породные отвалы по возможности дол-
жны быть плоской формы, и располагают их в отдалении от жи-
лых массивов и промышленных площадок на участках, непри-
годных для хозяйственного использования (овраги, балки, отра-
ботанные карьеры и т. д.). Не допускается размещать отвалы,
сложенные пиритизированными (сульфидсодержащими) фито-
токсичными породами, в понижениях рельефа без предваритель-
ного проведения защитных мероприятий против их геохимичес-
кой миграции.
Параметры породных отвалов должны отвечать нормативным
санитарно-гигиеническим требованиям — занимать минимальную
площадь при высоте, гарантирующей их устойчивость, обладать
минимальным пылеобразованием, позволять совмещать операции
по доставке породы, разгрузке и разравниванию ее (в необходимых
случаях — с уплотнением), а также проводить предупредительные
мероприятия против самовозгорания породы.
Формировать отвалы начинают от границ отведенного под них
участка к его центру, это позволяет осуществлять биологическую
рекультивацию в процессе его формирования, а также обеспечивает
совместное складирование твердых и жидких отходов угледобычи и
обогащения.
При размещении отвалов в балке предусматривают возведе-
ние земляных дамб и прудов-аккумуляторов для отвода ливневых
вод от площадок отвалов. Для сброса воды из прудов строят водо-
отводные каналы и сопрягающие сооружения (быстротоки, пе-
репады).
Основные геометрические параметры формируемых плоских
и комбинированных отвалов определяют расчетом. При этом вы-
сота отвала не должна превышать 40 м. Высоту яруса принимают
не более 10 м. Угол межъярусных откосов не должен превышать:
для породы шахт — 30...32°, для породы обогатительных фабрик
и при совместном складировании породы шахт и обогатительных
45
фабрик — 25...28°. Коэффициент устойчивости должен быть не
менее 1,2.
Для работ по формированию отвалов используют бульдозеры, а
при необходимости уплотнения укладываемой породы в отвал —
грунтоуплотняющие катки.
Особые требования предъявляют к формированию отвалов пус-
той породы при добыче каменного угля из-за способности их к са-
мовозгоранию. В этом случае обязательно проводят профилакти-
ческие работы, направленные на его предотвращение. Для предуп-
реждения самовозгорания породных отвалов снижают содержание
горючих веществ в отвальной массе и проводят профилактику про-
тив самовозгорания в процессе формирования отвала.
Тушат горящие плоские отвалы в зависимости от характера горе-
ния полным или выборочным проливанием поверхностного слоя
пород пульпой, приготовляемой из антипирогенных материалов.
Отдельные небольшие поверхностные очаги горения на отвалах вы-
бирают либо их подавляют, засыпая негорючим материалом (инер-
тная пыль, глинистый и песчано-глинистый сланцы, песок и др.)
или же промывая пульпой.
Для предотвращения распространения горения со смежного го-
рящего на закладываемый или действующий негорящий отвал на
сопряжении отвалов устраивают противопожарный барьер, созда-
ваемый путем проливания отвальной массы на сопряжении отвалов
пульпой с отношением твердого компонента к жидкому, равным
1:6... 1:8 по объему, через инъекторы, размещаемые по сетке 1,5 х 1,5,
или в траншеи, устраиваемые глубиной 1,5...2,5 м. Ширину барьера
принимают не менее 1,5 м.
Плоские породные отвалы формируют, послойно укладывая по-
роды с устройством пожаробезопасных заходок. Толщина слоев по-
род отвала не должна превышать: на индивидуальном шахтном от-
вале — 1 м; на отвале, общем для шахты и обогатительной фабри-
ки, — 0,75 м; на отвале обогатительной фабрики — 0,5 м.
Пожаробезопасные заходки формируют в процессе разравнива-
ния и уплотнения складируемой породы бульдозерами в сочетании
с переслаиванием отвальной массы по контуру отвала (ширина по-
лосы не менее 3 м) негорючими материалами слоем толщиной
0,25...0,3 м (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Формирование плоского пород-
ного отвала (размеры в м):
/ — складируемая порода; 2 — пожаробезо-
пасная заходка
Отвалы, формируемые в виде терриконов конической формы с
высокими и'крутыми склонами и значительной дифференциацией
влажности складируемого материала по высоте, трудно подверга-
ются рекультивации, а иссушенные в верхней части откосы подвер-
жены эрозии и своим внешним видом нарушают общий ландшафт
местности.
С целью устранения указанных недостатков существующие
породные отвалы конической формы необходимо реконструиро-
вать. Для этого им придают более устойчивую форму за счет вы-
полаживания откосов до значений т - 1,5 и более. На террико-
нах, сформированных высотой более 10 м, устраивают бермы
шириной не менее 3...5 м. Они расчленяют откосы большой про-
тяженности, предотвращают эрозию, служат в качестве дорог для
хозяйственного освоения территории и обеспечивают проведе-
ние рекультивации склонов с последующим их озеленением. Вы-
сота терриконов практически неограниченна и достаточно часто
достигает 100 м и более, а заложение склонов не превышает
обычно т = 1.
Устойчивую форму откосам придают, перемещая часть объе-
ма складируемого материала с верхних отметок террикона и ук-
ладывая вокруг его основания, при этом уменьшается высота
террикона, выполаживаются его склоны и устраиваются бермы
(рис. 6.2).
В результате переработки геометрические размеры террикона
претерпевают следующие изменения. Так, при первоначальной вы-
соте террикона И, заложении откосов склона т для придания ему
устойчивой формы по высоте склона устраивают бермы шириной с,
которые находятся на расстоянии Н\ по высоте террикона и перехо-
дят в откосы склона, выполняемые с заложением т\. Перерабатыва-
емый материал с верхних отметок перемещают в основание терри-
кона, увеличивая его размеры от г до /•] и формируя отвал с заложе-
нием откоса, равным т2, и высотой Н\.
При рекультивации старых отвалов конической формы, со-
стоящих из окисленной породы, не подверженной самовозгора-
нию, складируемый материал с верхних отметок террикона в от-
дельных случаях можно перемещать взрывным способом с после-
Рис. 6.2. Схема переработки начальной
формы террикона в устойчивую:
1 — неустойчивое очертание формы террико-
на; 2 — проектное очертание формы террико-
на, получаемое в процессе перемещения части
материала с верхних отметок в его основание;
3 — место вокруг террикона для складирова-
ния перемещаемого материала, укладываемого
вокруг основания террикона; ‘/—берма; 5—
снимаемая часть материала
47
дующим выравниванием поверхностей берм и устройством на них
въездов бульдозерами.
Устойчивую форму терриконам или хребтовидным отвалам,
сформированным из пород, подверженных самовозгоранию, при-
дают, переформировывая их в плоские отвалы путем послойного
перемещения пород под откос бульдозерами или вывозом после-
дних самосвалами и формированием плоского отвала на новом мес-
те с учетом пожарной безопасности. При переформировании тер-
риконов и хребтовидных отвалов в плоские на прежнем месте по
поверхности пониженного отвала отсыпают слой суглинка толщи-
ной 0,3...0,35 м из условия пожарной безопасности.
В соответствии с ГОСТ 17.5.1.02 — 85 земли, нарушенные плато-
образными породными отвалами, после проведения технического и
биологического этапов рекультивации могут быть использованы
под сенокосы, пашни, пастбища, как площадки для строительства,
лесонасаждения с задерновкой участков природоохранного назна-
чения по склонам, под зоны отдыха и спорта.
Земли, нарушенные высокими гребневидными и коническими
отвалами, используют в основном под лесонасаждения с задернов-
кой участков природоохранного назначения, зоны отдыха и
спорта.
Перед проведением биологической рекультивации восстанавли-
вают почвенный покров на сформированных поверхностях отвала.
Для этого растительный грунт, забираемый из временных отвалов,
сформированных в период производства вскрышных работ, нано-
сят на откосы и гребень отвала.
Для погрузки почвенного грунта можно применять одноковшо-
вые экскаваторы либо фронтальные погрузчики, а в качестве транс-
портных средств — саморазгружающиеся на три стороны трактор-
ные прицепы или аналогичные им автосамосвалы.
Материалы и породы, не вызывающие негативных воздействий
на окружающую природную среду и не подверженные самовозгора-
нию, складируют в так называемые непородные отвалы.
Это, как правило, линейно протяженные отвалы, формируемые
в виде многоярусной террасированной горы (холма).
Перед формированием отвала снимают верхний слой почвенно-
го грунта, укладывают во временные отвалы, которые располагают
вблизи проектируемого отвала. Затем укладывают складируемый
материал в первый ярус отвала, выполняемый высотой 15 м и более
с заложением откосов не менее т = 3 (рис. 6.3).
После завершения формирования первого яруса на отвале устра-
ивают первую террасу, выполняемую в виде уступа шириной не ме-
нее 3 м. Все последующие ярусы формируют высотой не более 10 м
и с заложением откосов т = 2. Уступы выполняют с незначитель-
ным уклоном в сторону откоса последующего яруса. Они расчленя-
ют откосы большой протяженности, предотвращают эрозию и рас-
48
1
2
Рис. 6.3. Формирование насыпных отвалов в виде террасированной горы:
а — обустройство склона первого яруса отвала; 5— форма склона насыпного отвала в виде
террасированной горы; 1 — озеленение по нанесенному слою почвы, проводимое после за-
вершения каждой ступени насыпки; 2— направление уклона бермы; 3— выступающая верх-
няя кромка отвала; 4— покровный слой отвала из слоя почвы; 5—снятый верхний слой
почвы с основания отвала; 6— окаймляющие насаждения шириной не менее 5 м
пределяют поверхностный сток, служат в качестве дорог. По завер-
шении каждого яруса на откосы наносят верхний слой почвы тол-
щиной до 1 м и поэтапно их озеленяют. Такая форма отвала обеспе-
чивает достаточно благоприятные условия для развития древесно-
кустарниковой растительности.
Однако отвалы, формируемые в виде террасируемой горы, при
большой высоте и размещении их на ровной местности плохо впи-
сываются в ландшафт, даже будучи покрытыми растительностью.
Наиболее удачная форма отвала с топографической точки зрения
формирования ландшафта требует значительно большей площади
для его размещения. Откосы таких отвалов должны быть пологими,
а подножье их выполняют слегка округленным, плавно переходя-
щим в естественный рельеф местности (рис. 6.4).
При создании отвалов в условиях пересеченной местности необ-
ходимо стремиться придать ему более округлую форму, что способ-
ствует достижению хорошего соответствия формы отвала рельефу
местности. Однако при равной площади земельных участков в та-
ких отвалах помещается меньше складируемого материала, чем в
отвалах с крутыми склонами.
При создании отвалов округленной формы с пологими откосами
обращают внимание на регулирование поверхностного стока воды с
49
2
Рис. 6.4. Формирование ландшафтных отвалов:
а — вестественных понижениях;#— ввиде достройки округлой формы, дополняющей
естественный ландшафт; 7 — складируемый материал; 2—озелененная часть отвала;
3-- дорога; 4~ существующий водоем; 5— озелененный откос, плавно переходящий в
естественный рельеф местности; 6~~ оставшийся зеленый массив от естественного
ландшафта; 7— защитная полоса; 8- окаймляющая полоса зеленых насаждений, уст-
раиваемая перед отвалом
предотвращением эрозии нанесенной почвы и складируемого ма-
териала. Для этого необходимо предусматривать прокладку дорог
по уступам, устраиваемым на откосах, или систему небольших ка-
налов на склонах.
6.2. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ГИДРООТВАЛОВ
Большие объемы работ по намыву отвалов выполняют при гид-
ровскрыше карьеров грунта и полезных ископаемых, при очистке
от наносов каналов, отстойников и водоемов в мелиорации и вод-
ном хозяйстве, при разработке россыпных месторождений драж-
ным способом. Предприятия лесной, бумажной, горнодобываю-
щей и химической промышленности и энергетики в результате сво-
ей деятельности образуют достаточно большие объемы отходов, на-
зываемые шламами (зола, шлак, отходы газоочистки, хвосты
горнообогатительных фабрик, содовые, соляные и другие отходы
химических предприятий). Эти отходы удаляют в большинстве слу-
50
чаев с водой в виде пульпы в специальные отстойники, называемые
шламонаполнйтелями и хвостохранилищами. Отвалы, образуемые
намывным способом, называют гидроотвалами. Различают два вида
гидроотвалов — отвалы, которым не требуется придавать в процессе
формирования определенной конфигурации, и отвалы, намывае-
мые по проектному профилю. В первом случае это гидроотвалы, уст-
раиваемые путем свободного выпуска пульпы в водоем (старицу,
озеро, море) или в овраг. Если такой возможности нет, то отвалы
располагают на ровной или слабопонижающейся местности по бе-
регам водных объектов, вблизи устраиваемых выемок или невдале-
ке от обогатительных предприятий (рис. 6.5).
Перед укладкой складируемого материала в гидроотвалы, намы-
ваемые по определенному профилю, снимают плодородный слой
почвы и слой потенциально плодородного грунта с поверхности
участка, отводимого под отвал, землеройно-транспортными маши-
нами с перемещением во временные отвалы. При создании гидро-
отвалов в оврагах предусматривают устройство сооружений для от-
вода поверхностных вод, поступающих с поверхности водосбора в
процессе производства работ по формированию гидроотвала.
Формирование гидроотвалов проектного профиля требует уст-
ройства ограждающих дамб, предотвращающих произвольное расте-
кание пульпы в процессе намыва. При формировании гидроотвалов
на ровной местности территорию по периметру отвала ограждают
дамбами первичного обвалования высотой 0,7...1,5 м, возводимыми
из минерального грунта, забираемого в основании отвала. Террито-
рию гидроотвалов, устраиваемых в оврагах, также ограждают дамбой
тех же размеров, возводимой поперек оврага с низовой стороны. По
мере заполнения гидроотвала дамбы обвалования постепенно нара-
щивают по высоте, используя намывной в гидроотвал материал, если
он удовлетворяет строительным требованиям. В противном случае
для этих целей необходимо запастись минеральным грунтом, кото-
Рис. 6.5. Схема намыва гидроотвала:
1 — дамба первичного обвалования; 2 — отводной канал; 3 — отводная труба; 4 — коло-
дец для сброса осветленной воды; 5— намываемый материал; 6 — деревянные опоры;
/—распределительный пульпопровод; 8— пляж намыва; 9— прудок-отстойник; 10 —
дамбы попутного обвалования
51
7.
8
9
Рис. 6.6. Схема намыва хвостов горнообогатительной фабрики в гидроотвал:
1 — дамбы обвалования, выполняемые из минерального грунта; 2 — насосный агрегат сис-
темы оборотного водоснабжения горнообогатительной фабрики; 3 — приемный колодец
осветленной воды; 4 — водоотводная труба; 5 — колодец для сброса осветленной воды из
прудка-отстойника; 6 — намытый материал; 7—распределительный пульпопровод, раз-
мещаемый на низких деревянных опорах; 8— пляж намыва; 9— прудок-отстойник
рый забирают из карьера в пределах контура подошвы возводимого
гидроотвала в объеме, достаточном для возведения ограждающих
дамб в процессе намыва отвала до проектных размеров.
Гидравлическую укладку материала в отвалы производят сосре-
доточенным или рассредоточенным выпуском пульпы из распреде-
лительных пульпопроводов, размещаемых на опорах или эстакадах.
Осветленную воду из прудка-отстойника сбрасывают через шах-
тный колодец, устраиваемый в середине гидроотвала.
При формировании гидроотвала из мелкозернистого грунта с
большим содержанием глинистых частиц и сбросе при этом освет-
ленной воды в источник водоснабжения необходимо сбрасывае-
мую воду повторно отстаивать, пропуская ее через дополнитель-
ные карты-отстойники, которые устраивают в пределах гидроот-
вала. При намыве отходов в шламонакопители или хвостохрани-
лища добиваются полного осаждения намываемых шламов, а
сбрасываемую осветленную воду желательно использовать для по-
вторного перекачивания шламов по системе оборотного водо-
снабжения (рис. 6.6).
В практике производства вскрышных работ способом гидроме-
ханизации гидроотвалы занимают достаточно большие площади
(от десятков до сотен гектаров) и достигают высоты в несколько де-
сятков метров. Например, Стрелецкий гидроотвал Семилукских
карьеров занимает площадь свыше 38 га и имеет высоту 30 м.
Одна из возможных схем рекультивации гидроотвала суглинис-
того грунта для целей сельскохозяйственного или рекреационного
использования показана на рисунке 6.7. После завершения работ по
намыву грунта в верхней части отвала формируется территория, по
периметру огражденная дамбами обвалования и представляющая в
поперечном сечении пляжную часть, состоящую из трех зон. Первая
зона шириной 25...30 м, примыкающая к дамбам обвалования, обра-
зуется с уклоном до 0,03. Эта полоса достаточно быстро осушается,
52
и через 3...4 сут после прекращения намыва по ней можно переме-
щаться. Вторую зону шириной 20...25 м формируют с уклоном
0,01...0,015. Консолидация грунта на этой полосе происходит в те-
чение большого периода времени (5...8 сут) с образованием на по-
верхности трещин. Третья зона, окаймляющая отстойный пруд, по-
чти горизонтальная, с повышенной влажностью намывного грунта.
Общая длина пляжа от обвалования до отстойного пруда должна
быть не менее 60 м. Обычно при намыве отвалов суглинистых грун-
тов пляжная часть составляет 42 % намываемой территории, 48 —
отстойный пруд, 10 % — дамбы обвалования.
После завершения работ по намыву гидроотвала рекультиви-
руют внешние откосы дамб обвалования. Для этого вначале на
внешние откосы дамб обвалования и промежуточные бермы от-
сыпают плодородный слой почвы толщиной около 0,1...0,15 м. С
целью предотвращения водной эрозии сформированных валиков
откосов промежуточным бермам придают незначительный попе-
речный уклон в сторону подножья откосов. Затем на откосах
сеютдернообразующие травы, а по краям берм высаживают дре-
весно-кустарниковую растительность на расстоянии 5...6 м друг
от друга.
После этого приступают к рекультивации пляжной части.
Рекультивацию пляжной части и прудка-отстойника осуществ-
ляют с учетом последующего комплексного использования намы-
той территории: сельскохозяйственного, природоохранного и во-
дохозяйственного назначения.
После подсушки намытого грунта приступают к рекультивации
пляжной части в пределах первой и второй зон намывной поверх-
ности.
Прудок-отстойник преобразуют в водоем. Для этого водосброс-
ной колодец дооборудуют в шахтный водосброс.
Пополняют водоем свежей водой за счет поступления поверхно-
стных вод, собираемых с водосборной площади гидроотвала.
Рис. 6.7. Пример рекультивации гидроотвала вскрышного грунта:
/ — намывной грунт; 2—сбросной колодец, дооборудованный до шахтного водосброса;
3— водоотводящая труба; 4— водоотводной канал; 5 — береговая водоохранная зона; 6 —
прудок-отстойник; 7—рекультивированная территория для сельскохозяйственного ис-
пользования; 8—древесно-кустарниковые насаждения; 9— залужение внешних откосов
дамб обвалования
53
5
4
Рис. 6.8. Схема рекультивации хвостохранилища для сельскохозяйственного
использования:
/—намытые хвосты; 2— заполненный грунтом водопроводящий тракт, предназначав-
шийся для отвода осветленной воды из прудка-отстойника в систему оборотного водо-
снабжения; 3~ рекультивируемые внешние откосы дамб обвалования залужением и по-
садкой древесно-кустарниковой растительности на каждом ярусе; 4 — плодородный слой
почвы; 5—потенциально плодородный слой грунта; 6— травянистая растительность;
7— древесно-кустарниковая растительность
Схема рекультивации хвостохранилища для последующего сель-
скохозяйственного использования показана на рисунке 6.8.
Материалы, намываемые в золоотвалы, шлаконакопители и хво-
стохранилища, как правило, токсичны. Поэтому рекультивация та-
ких отвалов прежде всего необходима с санитарно-гигиенической
точки зрения. Водная и ветровая эрозия этих отложений приводит к
загрязнению окружающей среды. После заполнения хвостохрани-
лища до проектного объема намытый материал обезвоживают, опо-
рожняя прудок-отстойник от воды, разравнивания дамбы обвало-
вания. Гребню хвостохранилища придают незначительный уклон
от середины к краям для обеспечения плавного отвода поверхност-
ных вод.
Такие отвалы самозарастают крайне медленно, что связано с ог-
раниченностью азота и неустойчивостью водного режима.
На поверхность золоотвалов тепловых электростанций наносят
плодородный слой почвы мощностью 0,1 ...0,5 м с внесением боль-
ших доз удобрений для получения высоких урожаев сельскохозяй-
ственных культур.
Шлаконакопители металлургических заводов и хвостохранили-
ща обогатительных фабрик из-за содержания токсичных соедине-
ний вначале экранируют слоем потенциально плодородного грунта
мощностью 1...1,5 м, а затем сверху экрана наносят плодородный
слой почвы толщиной 0,4...0,5 м.
Внешние откосы дамб обвалования рекультивируют по обще-
принятой схеме залужения откосов и посадки древесно-кустарни-
ковой растительности.
54
6.3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФОРМИРОВАНИИ
РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА НА ОТВАЛАХ
Наиболее удобный и дешевый вид освоения рекультивируемых
территорий отвалов— лесохозяйственное. Лесная рекультивация
доминирует в большинстве стран. На первых этапах рекультивации
важно быстро озеленить отвалы и устранить вредное влияние их на
окружающую среду. Озеленять отвалы можно еще до начала уклад-
ки складируемого материала. Территорию, отводимую под отвал,
окаймляют полосой насаждений'. При складировании отходов, пре-
пятствующих росту растительности, и невозможности создания
плодородного слоя почвы, например отвалы пустой породы при до-
быче калийных солей и других полезных ископаемых, полоса на-
саждений является единственной возможностью обустройства та-
ких отвалов. Полоса насаждений по периметру отвала эффективна
лишь при ее ширине не менее 5 м.
При лесохозяйственной рекультивации на первых этапах ис-
пользуют быстрорастущие породы: тополя и ивы. Приживаемость и
рост лесных пород зависят главным образом от гранулометрическо-
го состава породы и ее pH. Оптимальное значение pH: для хвойных
пород — 4,5...6,0 и для лиственных — 6,0...7,5. По гранулометри-
ческому составу породы распределяются в следующей убывающей
по плодородию последовательности: суглинки — глины — пески.
Опыт облесения отвалов показывает, что посев древесных пород се-
менами непригоден. Наиболее рациональна посадка лиственных
пород однолетними саженцами, а хвойных пород — двулетними.
Виды пород подбирают экспериментально. Породы лесных куль-
тур, используемых для облесения отвалов в Московской области,
представлены в таблице 6.1.
6.1. Виды лесных пород, используемых для облесения отвалов в зависимости от
пригодности территории к биологическому освоению, токсичности грунтосмеси и
назначения лесных культур в Московской области [3]
Оценка пригодности территории к биологическо- му освоению Преобладаю- щий тип грунтосмеси по токсичности Назначение лесных культур Лесные породы
главные сопутствую- щие кустарники
Полностью Потении- Хозяй- Дуб череш- Липа мел- Вишня степ- пригодные ально ственно- чатый, колистная, мая, лещина, плодород- мелиора- лиственни- груша лес- смородина ные не- тивное ца сибирс- ная, ольха золотистая, токсичные кая, сосна серая, клен жимолость обыкновен- остролист- татарская, ная, береза ный, вяз боярышник, бородавча- обыкновен- ивы, акация тая, тополя ный желтая, клен
татарский,
терн
55
Продолжение
Оценка пригодности территории к биологическо- му освоению Преобладаю- щий тип грунтосмеси по токсичности Назначение лесных культур Лесные породы
главные сопутствую- щие кустарники
Пригодные Малоток- сичные Хозяй- ственно- мелиора- тивное Сосна Ольха се- Вишня степ- обыкновен- рая, вяз ная, лещина, ная, тополя, обыкновен- смородина зо- березабо- ный, клен лотистая,жи- эодавчатая татарский и молостьтатар- ясенелист- ская, боярыш- ный (на ник, ивы, ака- склонах) ция желтая, клен татарс- кий, терн
Малопри- Среднеток- Мелиора- Тополя, бе- Ольха серая, Смородина
годные сичные тивно-под- готовитель- ное* теза боро- давчатая, ольха серая акация желтая золотистая
Непригод- ные Сильноток- сичные — — — —
* Посадка возможна только после химической обработки.
Если создать мощный покровный слой невозможно и сам мате-
риал, образующий рекультивируемую поверхность, должен стать
субстратом для растений, то возникают биолого-экологические
проблемы озеленения таких земель. Для этого проводят мероприя-
тия по активации бедной почвы. Процесс восстановления почвен-
ного покрова в естественных условиях длится от нескольких десят-
ков лет до многих веков, поэтому приходится сжимать его до корот-
кого промежутка времени.
Предварительное условие успешной активации бедной почвы —
тщательное изучение местных условий и оценка факторов, препят-
ствующих развитию растений. Следовательно, для этого необходи-
мы подробные химические и биологические предварительные ис-
следования, после чего принимают целенаправленные меры по
улучшению условий для развития растений, которые можно под-
разделить на три группы: улучшение физической структуры бедной
почвы; улучшение химических условий для роста растений; биоло-
гическая активация.
Перечисленные мелиоративные мероприятия направлены на
обеспечение растений достаточным количеством питательных ве-
ществ и на устранение всех факторов, препятствующих их развитию.
На уплотненных почвах целесообразно механическое рыхле-
ние в сочетании с заделкой в почву вносимых удобрений и хими-
ческих мелиорантов. Последние связывают содержащиеся в почве
токсичные элементы и вещества; уменьшают избыточную кислот-
56
ность или, что бывает реже, избыточное содержание оснований;
мобилизуют имеющиеся и вносят недостающие питательные ве-
щества.
После создания достаточно гармоничных почвенных условий
повышают биологическую активность за счет внесения в почву гу-
муса и почвенных бактерий или мульчирования органическими и
неорганическими материалами.
Мелиоративные мероприятия (химические, физические и био-
логические) являются лишь подготовкой к озеленению, определяе-
мому принципами фитосоциологии. Растительность на бедных по-
чвах развивается по определенным стадиям, конечной из которых
является лес.
6.4. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ОБУСТРОЙСТВО
НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ СВАЛКАМИ И ПОЛИГОНАМИ
Рекультивация нарушенных земель свалками. Все большие города
мира построены на свалках. Отходами быта и производства завали-
вали ближайшие овраги, а по мере роста городов строительство на-
чинали на этих территориях. Неконтролируемый вывоз отходов
приводил и приводит к загрязнению подземных и поверхностных
вод, прилегающих земель, повышенному содержанию в воздухе ме-
тана и других продуктов гниения, размножению крыс и мух, рас-
пространяющих инфекционные болезни.
На человека приходится в среднем от 0,5 кг твердых бытовых
отходов (ТБО) в развивающихся и до 2 кг в день в промышленно
развитых странах. Учитывая, что темпы роста населения в разви-
вающихся странах составляют в среднем 5 % в год, а в Западной
Европе города практически слились с селами, проблемы урбани-
зации, в том числе и проблемы отходов, будут обостряться и в бу-
дущем.
Практически во всех промышленно развитых странах мира по-
давляющее количество образующихся отходов продолжают выво-
зить на свалки или на так называемые полигоны. Например, в СНГ
на свалки вывозят около 97 % образующихся отходов в городском
хозяйстве, в Великобритании — 90, в Канаде — 80, в Италии — 71, в
США — 67, в Испании — 65 %.
Обезвреживание и захоронение отходов на свалках и полигонах в
первую очередь сопряжено с отчуждением больших территорий, с
высокими транспортными расходами, с негативным воздействием
отходов на окружающую среду и нарушением ландшафта.
По отношению к вмещающим породам и окружающим почвам
свалка является резкой техногенной геохимической аномалией. В
свалочном грунте характерно присутствие накоплений микроэле-
ментов (серебро, вольфрам, молибден, никель, медь, свинец и не-
которые другие элементы).
57
Техногенные грунты свалок имеют аномальные геофизические
характеристики (удельное электрическое сопротивление от
0,2 Ом м/м3 в водонасыщенном состоянии до 20 Ом • м/м3 при ес-
тественной влажности); аномальные инженерно-геологические
характеристики (средняя плотность 0,6...0,8 т/м3, пористость
60...70 %, влажность 20...60 %), неоднородные фильтрационные
свойства (/у-= 0,1...1,5 м/сут), водоотдачу (5... 10 %). В толще свал-
ки формируется техногенный водоносный горизонт. Как правило,
наблюдается заметное превышение уровней техногенного гори-
зонта над уровнями нижележащих водоносных горизонтов, что
связано с наличием в подошве свалки слабопроницаемого слоя,
образовавшегося вследствие скопления тонкодисперсных фрак-
ций грунтов, и значительным инфильтрационным питанием по
площади свалки. Инфильтрационное питание является основной
статьей баланса техногенного горизонта, достигающей 60 % сум-
мы атмосферных осадков.
Инфильтрация — ведущий фактор, влияющий на интенсив-
ность протекания физико-биологических процессов в толще свал-
ки и определяющий количество образующегося фильтрата и биога-
за в анаэробной зоне свалки мощностью 10 м и более. Фильтрат об-
разуется в результате протекания процессов деполимеризации,
сбраживания, гумификации органического вещества, сульфатре-
дукции и других процессов. В итоге получается уникальный по сво-
ей токсичности раствор с минерализацией до нескольких десятков
граммов на 1 л, содержанием ионов аммония и хлора, других макро-
компонентов до нескольких граммов на 1 л, высокими концентра-
циями тяжелых металлов (цинк, свинец, никель, хром, кадмий и
др.). Основные органические соединения фильтрата — это соеди-
нения смешанных рядов, ароматические, ациклические карбо-
нильные соединения всех классов опасности. Наиболее опасны заг-
рязнения органического происхождения, оцениваемые химичес-
кой потребностью в кислороде (ХПК) и концентрацией взвешен-
ных органических веществ (Сорг), которые в фильтрате достигают
высоких значений (ХПК до 6 г О2 на 1 л и Сорг до 5 г/л), тогда как в
городских сточных водах эти показатели достигают на порядок
меньших значений, например ХПК до 0,1...0,6 г О2 на 1 л и Соргдо
0,1...0,3 г/л.
Биогаз образуется в результате жизнедеятельности метанобразу-
ющих бактерий и сопровождается выделением тепла, поддержива-
ющего температуру 30...40 °C в толще отходов. В результате внут-
реннего разогрева отходов увеличивается проницаемость подстила-
ющих свалку глинистых пород, а на поверхности свалки формиру-
ются температурные аномалии, имеющие необычный для
природных систем мозаичный характер. Биогаз, или, как его назы-
вают, свалочный газ, представляет собой экологически опасную
смесь метана, диоксида углерода, сероводорода, окислов азота, во-
дорода, метилмеркаптана и др. При выходе биогаза на поверхность
58
достаточно часто он возгорается, вызывая крупные пожары на свал-
ках, сопровождающиеся образованием других отравляющих хими-
ческих веществ.
Формирование загрязнения подземных вод на участках разме-
щения свалок объясняется снижением их окислительно-восстано-
вительного потенциала за счет проникновения в подземные гори-
зонты вместе с фильтратом неокисленных органических веществ.
Они потребляют кислород подземных вод на свое окисление и раз-
личные химические трансформации, формируя при этом около-
нейтральные бескислородные бессульфидные воды.
Тип загрязнений подземных вод характеризуется присутствием в
этих водах неорганических ингредиентов в концентрациях, превы-
шающих ПДК и относящихся к различным классам опасности.
Кроме того, в подземных водах в высоких концентрациях присут-
ствуют неоки еденные органические вещества всех классов опасно-
сти. Миграция загрязняющих веществ в подземные горизонты сво-
дится к прохождению ими серии геохимических барьеров. Напри-
мер, в результате миграции загрязняющих веществ загрязняются
горные породы основания свалки и грунтовые воды. Поверхност-
ные воды, стекающие со свалки, в своем составе также несут загряз-
няющие вещества и при движении по прилегающим землям загряз-
няют почвы. Далее загрязняющие вещества, попадая в открытые
водные объекты, ухудшают качество воды в них и накапливаются в
донных отложениях. Схема миграции загрязняющих веществ от
свалки показана на рисунке 6.9.
Рис. 6.9. Схема миграции загрязняющих веществ от свалок:
1 — свалочный грунт; 2, 5— направления распространения веществ, загрязняющих почву; 3 —
уровень воды; 4 — донные отложения; 6 —направление распространения загрязняющих ве-
ществ в горные породы и грунтовые воды; 7— горные породы в основании свалки; 8~ поверх-
ность земли; О — атмосферные осадки; Е — испарение влаги с поверхности свалки; Г— биогаз
59
Интенсивность накопления загрязняющих веществ в разных
средах неодинаковая и изменяется в такой последовательности:
горные породы — почвы — донные отложения. Уровни накопления
загрязняющих веществ в этих средах тесно взаимосвязаны и увели-
чиваются во времени, а степень их накопления характеризуется
суммарным показателем загрязнения Zc, равным сумме отношений
концентраций присутствующих загрязняющих элементов Clf...,Cn к
их фоновым содержаниям Сф],..., Сфя:
Zc = С]/Сф| + ... + С„/Сф„.
На уровень загрязнения окружающей среды оказывают влияние
концентрация загрязняющих веществ и продолжительность суще-
ствования свалки. Наиболее отрицательное влияние свалка оказы-
вает после З...4лет от начала эксплуатации и в первые 15...20 лет
после ее закрытия (табл. 6.2).
6.2. Этапы воздействия свалок на окружающую среду
Этап Состояние свалки Временной интервал Загрязнение подземных вод Уровни загрязнения донных отложений, почв и горных пород, ПДК Влияние биогаза на атмосферу
ореол распростране- ния уровень
1 Период эк- Первые го- спл уатации ды (до 3 лет) Начало фор- Менее Менее 100 » 30 » 10 Начальное
мирования ПДК
2 После 3...4 лет Продолже- ние форми- рования Более ПДК 100... п- 1000 30...л-100 10..л-10 Интенсив- ное
3 После зак- Первые рытия 15... 20 лет после закрытия Некоторое сокращение Более ПДК л-1000 л-100 л-10 То же
4 Через 15...20 лет после закрытия Постепен- ное сокра- щение На уров- не ПДК л-1000 л-100 л-10 Потенци- ально сох- раняется
В таблице п = 1,2,..., л.
Для уменьшения негативных воздействий свалок на окружаю-
щую среду необходима система природоохранных мероприятий на
каждом этапе их функционирования.
Серьезный экологический ущерб окружающей среде наносят
так называемые несанкционированные свалки — стихийно образо-
вавшиеся или возникшие из-за непродуманной деятельности чело-
60
века искусственные геологические образования (площадью не ме-
нее 0,5 га при мощности отложений не менее 1 м). В зависимости от
направления последующего использования территорий, занятых
несанкционированными свалками, принимают те или иные техни-
ческие решения по их рекультивации.
Территории, занятые несанкционированными свалками, после
их рекультивации могут быть использованы под жилую застройку,
для создания коммунальной или промышленной зоны, а также для
дорог, площадок и рекреационных целей. Эти условия определяют
объемы работ рекультивации с учетом всех неблагоприятных фак-
торов, сопутствующих свалкам: с полным или частичным удалени-
ем свалочного грунта и заменой его нормативно-чистым грунтом
или без удаления с перекрытием его по верху нормативно-чистым
грунтом. В соответствии с Временными положениями о порядке ра-
бот по рекультивации несанкционированных свалок в Москве
(ТСН 11.301—97) гражданское строительство (жилые здания, детс-
кие и лечебные учреждения) без вывоза свалочного грунта не допус-
кается.
Жилищное строительство может быть разрешено только после
достижения в результате рекультивации нормативных показателей
загрязненности грунтов и атмосферного воздуха.
Перед началом работ проводят инженерно-геологические изыс-
кания, на основании которых составляют сетку профилей грунта
свалки и подстилающих их слоев грунта основания, по ним опреде-
ляют мощность слоя свалочного грунта, структуру подстилающих
слоев, степень их загрязненности и уровень грунтовых вод. Мощ-
ность загрязненного грунта, подлежащего удалению в основании
свалки наравне со свалочным, определяют сравнением степени заг-
рязнения его с нормативными значениями.
Свалочные грунты удаляют на полигоны обезвреживания и захо-
ронения отходов. Для выполнения этих работ используют одноков-
шовые экскаваторы и автосамосвалы. Удаляемые со свалки строи-
тельные отходы или нормативно-чистые подстилающие грунты мо-
гут быть использованы на различных земляных работах (для подсы-
пок, устройства изоляционных слоев на полигонах при захоронении
твердых бытовых отходов и т. д.).
В случаях замены свалочного грунта завозят минеральный грунт.
Завозимый грунт должен быть нормативно-чистым по бактериоло-
гическим, химическим и радиометрическим показателям. Техни-
ческими решениями предусматривают выполнение мероприятий
по обеспечению санитарно-гигиенических и микробиологических
условий и радиационной безопасности при организации и произ-
водстве строительных работ.
В соответствии с результатами санитарного обследования пла-
нируют истребительные мероприятия по дератизации (истребле-
нию крыс, мышей и др.) и дезинсекции согласно требованиям инст-
рукции по борьбе с мухами.
61
В процессе производства работ по разработке техногенного
грунта могут быть вскрыты локальные аномалии с наличием на глу-
бине радиоактивного загрязнения как в виде отдельных источников
ионизирующего излучения, так и в виде радиоактивного загрязнен-
ного грунта.
Для обеспечения обнаружения радиоактивного загрязнения, по-
павшего на свалку в результате несанкционированных выбросов ра-
диоактивных отходов, необходимо по мере выемки и вывоза мусора
регулярно измерять мощность экспозиционной дозы (МЭД) гам-
ма-излучения. Особенно это относится к свалкам, расположенным
в пониженных местах: глубоких ямах, карьерах и т. п.
При вскрышных работах измерения проводят по всей обнажа-
ющейся поверхности свалки по сетке профилей через 2, 5, 10 м в
зависимости от состава мусора: при наличии в мусоре деталей
приборов и радиоаппаратуры, обломков лабораторной посуды и
т. п. сеть профилей сгущают, при наличии бытового или строи-
тельного мусора ее можно разрядить. Измерения необходимо про-
водить по мере выемки мусора, но не реже одного раза в день. Из-
мерения выполняют переносными радиометрами типа СРП-68-01
или СРП-88.
Организация работ по вывозу свалочного грунта включает со-
блюдение дополнительных условий экологической безопасности:
обязательное укрытие кузовов автосамосвалов брезентом при пере-
возке свалочного грунта; дезинфекцию колес автотранспорта при
выезде с рекультивируемой территории (устройство дезинфекци-
онных ванн при температуре наружного воздуха выше 5 °C); орга-
низацию сбора и удаление на очистные сооружения загрязненных
поверхностных вод, поступающих с территории свалки; периоди-
ческое медицинское освидетельствование производственного пер-
сонала, занятого на этих работах; обеспечение радиационной безо-
пасности персонала при постоянном измерении уровня радиации.
При рекультивации несанкционированных свалок без удаления
свалочного грунта предусматривают мероприятия и работы по дега-
зации, устройству защитного экрана по верху свалочных грунтов, а
также ограждению рекультивируемой территории во избежание
вторичного ее загрязнения.
Защитные экраны, устраиваемые по верху свалочного грунта,
являются основными элементами, обеспечивающими главную
природоохранную функцию. Конструкция защитных экранов
представляет собой комбинацию изоляционных и фильтрующих
элементов, позволяющих собирать и отводить просачивающиеся
поверхностные воды, атмосферные осадки и биогаз.
Защитный экран строят в такой последовательности. Предвари-
тельно разравнивают отдельные неровности на поверхности свал-
ки, после чего выполняют общую планировку всей поверхности с
приданием ей незначительного уклона (/ = 0,01 ...0,05) в сторону об-
щего понижения рельефа.
62
Затем отсыпают выравнивающий слой толщиной не менее 0,5 м,
например из очищенного строительного мусора, с диаметром фрак-
ций 4.. .32 мм.
При наличии газообразования в толще свалочного грунта устра-
ивают по верху выравнивающего слоя слой из газопроводящего ма-
териала, например песка, толщиной не менее 0,3 м.
После этого по верху газопроводящего слоя выполняют проти-
вофильтрационный экран, состоящий из двух слоев глины толщи-
ной по 0,25 м каждый и слоя синтетической рулонной изоляции
толщиной не менее 2,5 мм. Для устройства противофильтрацион-
ного экрана используют глину с коэффициентом фильтрации не
менее 5 • 10™10 м/с.
Сверху синтетической изоляции укладывают дренирующий
слой в виде пластового дренажа толщиной не менее 0,3 м из мине-
рального грунта с коэффициентом фильтрации А/= 1 • 10~3 м/с.
Далее отсыпают слой потенциально плодородного грунта тол-
щиной 0,7...0,85 м, по верху которого наносят плодородный слой
почвы толщиной 0,15...0,3 м.
С целью защиты грунтовых вод от загрязнения свалочным кон-
денсатом и инфильтратом можно использовать способ силикатиза-
ции грунтов в основании свалки, основанный на нагнетании через
инъекторы в основание свалки гелеобразующих материалов. В ка-
честве гелеобразующих материалов используют сернокислый алю-
миний, щавелевую кислоту и «жидкое» стекло. Образующийся при
этом в основании свалки гелевый экран способствует укреплению
нижних слоев свалочного грунта и верха горных пород основания и
уменьшает его водопроницаемость, а Также выступает в роли геохи-
мического барьера на пути распространения загрязняющих веществ
в подземные горизонты.
Рекультивация и обустройство полигонов ТБО. Объектами для
размещения твердых бытовых отходов служат так называемые по-
лигоны, представляющие собой инженерные сооружения — отва-
лы, и эксплуатируемые в соответствии с проектами.
Прогнозы показывают, что, несмотря на высокие темпы прирос-
та мощностей промышленных установок по переработке и обезвре-
живанию ТБО, количество складируемых отходов на полигонах бу-
дет еще долгие годы составлять достаточно высокий процент [8].
Тенденция развития полигоностроения идет в основном за счет
увеличения удельной нагрузки на единицу площади полигона, ко-
торая позволяет максимально использовать участки, отведенные
под складирование ТБО. Это достигается путем увеличения степе-
ни уплотнения складируемых отходов и высоты складирования.
Практика показывает, что современные грунтоуплотняющие катки
позволяют уплотнить ТБО на полигонах до 0,8 т/м3. Высота склади-
руемых ТБО на ряде зарубежных полигонов достигает 60 м. Исполь-
зование более мощного уплотнения и наращивания высоты позво-
ляет увеличить в 5...6 раз вместимость полигонов.
63
3
sssssx
У////Л
г/////
5
8
д
Рис. 6.10. Защитные системы (экраны) Л'1Я оснований полигонов, применяемые в раз-
личных странах:
а — Голландии; б — Австрии; в — Германии; г — Швейцарии; д — предложенные ЕС; I — мусор;
2~ песчаный фильтр (А = 0,1м); 3 — гравийный фильтр (А - 0,2...0,3 м); 4—глиняный экран
(Л = 0,2...0,25 м); 5 — основание (min 2...5 м); 6 — гидроизоляционный рулонный синтетический
экран (А = 2...4 мм); 7 — асфальтовый экран (А = 0,07 м); 8— альтернатива (синтетический, ас-
фальтовый, геокомпозитный или силикатный слой)
Главным принципом, положенным в основу проектирования
полигонов, является охрана окружающей среды: атмосферного воз-
духа, почвы, поверхностных и грунтовых вод.
В связи с этим полигоны по обезвреживанию и захоронению
ТБО нельзя располагать ближе 500 м от жилой застройки. При вы-
боре места для размещения полигонов руководствуются следующи -
ми принципами:
не следует отводить участки, представляющие ценность для ланд-
шафта, сельского хозяйства и окружающей среды, а также участки,
64
находящиеся в зоне паводкового затопления, и все участки, где не
исключена опасность загрязнения грунтовых вод;
при невозможности выбора такой территории для полигона за-
щиту грунтовых вод, почвы и атмосферного воздуха обеспечивают
путем строительства защитных экранов для основания и поверхно-
сти полигона и отсыпки промежуточных изоляционных слоев, ко-
торые являются основными элементами, обеспечивающими глав-
ную природоохранную функцию.
Конструкция защитных экранов — это комбинация изоляцион-
ных и фильтрующих элементов, позволяющих собирать и отводить
конденсат, а также обеспечивать изоляцию тела полигона от под-
питки грунтовыми водами и атмосферными осадками путем отвода
их в дренажную сеть.
Защитные экраны выполняют из комбинации природных мате-
риалов (песка, гравия, щебня, глины, бентонита и их смесей) в со-
четании с геосинтетическими материалами (синтетической рулон-
ной изоляцией, геотекстилями, бентонитовыми матами и другими
геокомпозитами). Схемы защитных экранов, применяемых в поли-
гоностроении ряда европейских стран, приведены на рисунке 6.10.
При заглублении днища полигона ниже естественной поверхно-
сти земли основание его располагают на 0,5... 1 м выше уровня грун-
товых вод.
После завершения строительства полигона наступает период его
эксплуатации, заключающийся в производстве работ по его запол-
нению отходами, которые отсыпают в организованном порядке по-
слойно. Толщину их обычно принимают от 2 до 2,5 м каждый. В
связи с этим отсыпаемые слои отходов максимально уплотняют
грунтоуплотняющими катками, а в конце рабочего дня их изолиру-
ют слоем минерального грунта.
Охрана атмосферы на отечественных и зарубежных полигонах в
процессе их эксплуатации в основном обеспечивается за счет регу-
лярной промежуточной изоляции каждого слоя отходов грунтомтол-
щиной 0,15...0,25 м. Выполняемая при этом промежуточная изоля-
ция складируемых отходов понижает органолептические, общесани-
тарные и миграционно-воздушные показатели вредности поступле-
ния вредных веществ с поверхности отходов в атмосферу с пылью,
испарениями и газами до значений ПДК в пределах полигонов. ПДК
основных токсичных веществ ТБО в атмосферном воздухе в местах
обезвреживания и захоронения отходов представлены в таблице 6.3.
6.3. ПДК основных токсичных веществ ТБО в атмосферном воздухе
Вещество Максимальная разовая доза ПДК, мг/м1 Среднесуточная доза ПДК, мг/м3
Бензин (в пересчете на СОз) 5 1,5
Оксид азота 0,4 0,06
Оксид углерода 5 3
Пыль нетоксичная 0,5 0,15
Ртуть металлическая — 0,0003
Сероводород 0,008 —
65
Рис. 6.11. Формирование полигона по обезвреживанию и захоронению ТБО:
/ — ТБО, захораниваемые в тело полигона; 2— минеральный грунт для устройства поярусной
промежуточной санитарной изоляции отходов; 3, /2 —дамбы обвалования, выполняемые из
минерального грунта; 4 — водоотводная канава; 5— емкость для сбора фильтрата; 6— наблюда-
тельные скважины; 7— пластовый дренаж; 8— дрены; 9— УГВ (стрелками указано направле-
ние движения грунтовых вод); 10— весоваядля взвешивания машин; 11 — автомобильная доро-
га; 13 — бермы; /-/—мусоровоз; 15 — грунтоуплотняюгцаямашина
Учитывая недостаточную прочность при плотности отходов до
8 т/м3, уложенных в тело полигона, при формировании высоконаг-
ружаемых полигонов с целью обеспечения общей их устойчивости
перед заполнением отходами каждого яруса по их периметру пред-
варительно отсыпают дамбы обвалования из минерального грунта.
Полигон формируют в форме отвала с крутизной внешних отко-
сов не менее т = 2...4 и устройством на них берм шириной не менее
3 м через каждые 5... 10 м по высоте полигона.
Схема формирования полигона ТБО, обеспечивающая щадя-
щее негативное воздействие на окружающую среду, показана на
рисунке 6.11.
После заполнения полигона до проектных отметок верхний ярус
перекрывают защитным экраном, выполняемым в той же техноло-
гической последовательности, что и при перекрытии верха свалоч-
ного грунта на несанкционированных свалках. Один из вариантов
устройства защиты и изоляции поверхности полигона, применяе-
мых в Западной Европе, показан на рисунке 6.12.
Характеристика защитно-изолирующего слоя, устраиваемого
при рекультивации поверхности полигона, для условий европейс-
кой части б. СССР в зависимости от вида последующего использо-
вания участка закрытого полигона приведена в таблице 6.4.
66
6.4. Характеристика изолирующего слоя при рекультивации полигона ТБО
Виды использования участка полигона после закрытия Слой изолирующего грунта, м Период выдержки участка между закрытием и использовани- ем, лет Примечание
Лесохозяйственное 0,25 1 0,25 м потенциально пло- дородный слой почвы
Зоны отдыха, лыжные горки, стадионы, спор- тивные площадки и авто- стоянки без дренажа и подземных коммуника- ций 0,6...! 1 0,4...0,8 м условно чистый минеральный грунт, 0,2... 1 м плодородный слой почвы
Луга и пашни 1 3 0,2 м верхний культурный слой почвы
Огородные культуры: овощи, ягоды 0,6 15 0,4 м потенциально плодо- родный слой, 0,2 м плодо- родный слой почвы
Фруктовые сады 1 15 То же
Открытые склады топли- ва, материалов и тары не- пищевого назначения 1,5 3 0,8 м потенциально плодо- родный слой, 0,2 м плодо- родный слой почвы
Рис. 6.12. Схема устройства защитно -
изоляционного слоя по поверхности по-
лигона:
1 — верхний слой свалочного грунта полиго-
на; 2— выравнивающий слой; 5—геотек-
стиль как выравнивающий элемент; 4 — слой
газового дренажа не менее Л = 0,3 м; 5 — гео-
синтетический материал как разделительный
или армирующий элемент; 6— уплотненный
глинистый грунт, укладываемый послойно по
h - 0,25 м; 7— синтетический рулонный гид-
рогаэоизоляционный материал; 8— геотек-
стиль (нетканый синтетический материал)
как защитная система для синтетической гид-
рогазоизоляции; 9 — дренажный слой й =
= 0,3 ми более, диаметр частиц d= 16...32мм;
/(7— геотекстиль в качестве фильтра и разде-
ляющего слоя; 11 — слой потенциально пло-
дородного и почвенного грунтов h = 0,6... 1 м
67
После завершения технического этапа рекультивации переходят
к биологическому.
Биологический этап рекультивации свалок и полигонов ТБО. Что-
бы предотвратить смыв почвы, улучшить условия освоения, укра-
сить внешний вид формируемого ландшафта и уменьшить проса-
чивание воды в тело свалки или полигона, их поверхность озеле-
няют.
При решении вопроса о выращивании растений на загрязнен-
ных и постепенно загрязняющихся полютантами территориях не-
обходимо руководствоваться следующим: при рекультивации и
озеленении необходимо подбирать наиболее толерантные к конк-
ретному загрязнению виды декоративных растений, способные
достаточно хорошо произрастать в экстремальных условиях ат-
мосферного и почвенного загрязнений и выполнять при этом фи-
тогигиеническую роль; при выращивании культур важно не толь-
ко подобрать устойчивые к загрязнению виды растений, но спо-
собные по возможности очищать почву от загрязняющих веществ,
как фитомелиоранты.
После нанесения поверхностного слоя и проведения комплекса
агротехнических работ сеют фитомелиоранты в основном в четыре
этапа:
первый — посадка растений-фитомелиорантов, способных вы-
носить из почвы загрязняющие вещества. В качестве фитомелио-
рантов используют тимофеевку луговую, пырей бескорневищный,
мятлик луговой, костер безостый, овсяницу красную, клевер белый,
лядвенец рогатый;
второй — посадка дернообразующих трав. Травосмесь состоит
из двух-трех компонентов и более. Подбор для травосмеси должен
обеспечивать хорошее задернение рекультивируемой свалки или
полигона;
третий — подбор ассортимента трав, древесных и кустарнико-
вых пород, способных расти на загрязненных почвах, и их посадка;
четвертый — подбор ассортимента древесных и кустарниковых
пород для парковых насаждений, устойчивых к загрязнению окру-
жающей среды в условиях города.
Озеленение подобных территорий не завершается посадкой рас-
тений, а представляет собой длительный (2...5 лет) и трудоемкий
процесс, требующий регулярного ухода за растительностью.
Травы, используемые для рекультивации, должны быть апроби-
рованных сортов и местных популяций. Высаживаемые растения
должны быстро акклиматизироваться, обладать устойчивостью к
неблагоприятным условиям микроклимата и отрицательным физи-
ческим и химическим свойствам грунта, иметь сильно развитую
корневую систему, обладать способностью к симбиозу с микроорга-
низмами. Рекомендуемый состав трав и нормы их высева с целью
предварительной детоксикации приведены ниже.
68
Вид травы Норма высева, кг/га Вид травы Норма высева, кг/га
Тимофеевка луговая 25 Пырей бескорневищный 30
Овсяница луговая 35 Волоснец сибирский 35
Мятлик луговой 25 Рэгнерия волокнистая 30
Полевица белая 15 Житняк гребневидный
Лисохвост луговой 30 Райграс высокий 36
Овсяница красная 35 Люцерна синяя 20
Ежа сборная 35 Клевер красный 20
Костер безостый 35 Донник желтый 30
Пырей сизый 30 Эспарцет песчаный 120
Виды дернообразующих трав и нормы высева семян приведе-
ны далее.
Вид трав Норма высева, кг/га Вид трав Норма высева, кг/га
Пырей бескорневищный 38
Овсяница красная 28...31
Овсяница луговая 29...31
Райграс пастбищный 31...35
Тимофеевка луговая 15... 18
Мятлик луговой 19...25
Полевица белая 14...19
Ежа сборная 18...19
Клевер белый 10...12
Клевер красный 19...20
Костер безостый 35...38
Донник 30...31
Люцерна желтая 15...18
Эспарцет песчаный 75
Волоснец сибирский 23...25
Житняк гребневидный 23...25
Рэгнерия волокнистая 44
При посеве травосмеси из двух компонентов норму высева сни-
жают на 35 %, при посеве трехкомпонентной травосмеси — на 50 %
нормы высева по каждому виду трав.
При формировании парковых насаждений рекомендуют следу-
ющие породы древесных и кустарниковых культур в зависимости от
качества почвы рекультивируемого объекта:
на потенциально плодородных почвах реабилитируемого учас-
тка: древесные культуры — береза бородавчатая, сосна обыкно-
венная, тополь, клен ясенелистный, татарский и полевой, ива ко-
зья, липа мелколистная, рябина; кустарники — смородина золо-
тистая, спирея калинолистная, шиповник, свидина, ольха серая,
акация желтая, лох узколистный, жимолость татарская, облепиха
обыкновенная;
на почвах со значительной остаточной токсичностью: древесные
культуры — береза бородавчатая, тополь, клен татарский; кустарни-
ки — ольха серая, вишня степная, смородина золотистая, акация жел-
тая, спирея клинолистная, жимолость татарская, лох узколистный;
на слаботоксичных, но сильнокислотных почвах: древесные
культуры — сосна обыкновенная, береза бородавчатая, клен ясене-
листный, тополь, ольха серая; кустарники — акация желтая, лох
69
мелколистный, жимолость татарская, спирея клинолистная, смо-
родина золотистая.
В междурядьях рекомендуют проводить ленточный посев бобо-
вых, например люпина и донника.
При формировании экологически устойчивых зеленых насажде-
ний рекомендуют создавать смешанные парковые культуры в сле-
дующем соотношении: главные породы —до 60%, сопутствую-
щие — до 20, кустарники — до 20 %.
Исключив источники дальнейшего загрязнения почвы, проводя
реабилитацию земель и занимая участки культурами, устойчивыми к
загрязняющим веществам, и культурами-мелиорантами, можно по-
степенно снизить содержание загрязняющих веществ в почве за счет
естественных процессов самоочищения в результате выноса элемен-
тов растениями и вымывания их за пределы корнеобитаемого слоя
почвы. Для проведения работ по фитомелиорации требуются трактор
Т-130 с навесным оборудованием, сеялки, водоналивной каток.
Категорически запрещается употреблять в пищевых и кормовых
целях продукцию, выращиваемую на загрязненной почве, до окон-
чания рекультивации.
7. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ, НАРУШЕННЫХ
ПРИ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ
При добыче полезных ископаемых земли нарушаются не только
за счет создания на них породных отвалов, шламохранилищ и хвос-
тохранилищ, но и образования вследствие подземной разработки
месторождения отрицательных форм рельефа земной поверхности
в виде провалов, прогибов, воронок, углубления рельефа и т. д.
При разработке крутопадающих (свыше 45°) штокообразных за-
лежей с обрушением кровли образуются кольцевые провалы, плас-
товых залежей средней и большой мощности (более 1,5 м) крутого
падения — каньонообразные провалы, а при разработке пластовых
залежей при горизонтальном и пологом (до 27°) залегании плас-
тов — котловинные провалы.
Кольцевые и каньонообразные провалы достигают 5...15 м глуби-
ны, котловинные — 1,5...5 м.
При разработке пластовых залежей малой и средней мощности
горизонтального и волнистого залегания пологого падения с обру-
шением кровли образуются западинные прогибы глубиной до 1,5 м.
Восстанавливают отрицательные формы рельефа засыпкой об-
разовавшихся понижений с проведением комплекса планировоч-
ных работ.
70
Для засыпки понижений могут быть использованы рыхлые отло-
жения, коренные породы, добытые в специальных карьерах или по-
лученные при вскрышных работах, а также выдаваемая из шахт по-
рода.
Технологию засыпки понижений земной поверхности и оформ-
ление рельефа выполняют для каждого конкретного случая отдель-
но в зависимости от используемого материала. При засыпке прова-
лов породами в качестве средств механизации используют бульдо-
зеры, которые разрабатывают породы и транспортируют их на рас-
стояние до 80...100 м. При больших расстояниях применяют
прицепные или самоходные скреперы.
При засыпке провалов привозными материалами для погрузки
пород используют экскаваторы, а для их доставки к месту уклад-
ки — автомобильный транспорт. Засыпают провалы послойно, а дос-
тавляемый материал на картах отсыпки разравнивают бульдозерами.
При заполнении провалов выдаваемой из шахт горной породой
и другими материалами, склонными к самовозгоранию, необходи-
мо укладывать их, соблюдая правила противопожарной безопасно-
сти, принятые в горнодобывающей промышленности.
При заполнении образовавшихся вследствие подземной разра-
ботки отрицательных форм рельефа земной поверхности горными
породами следует также учитывать их химические свойства. Поро-
ды, обладающие фитотоксичными свойствами, укладывают в ниж-
нюю часть провалов с последующим перекрытием их потенциально
плодородными породами мощностью не менее 2...2,5 м. При глуби-
не провалов (прогибов) менее 2 м засыпка их непригодными для
биологической рекультивации по химическому составу (токсичны-
ми) породами допускается только с проведением работ по коренной
химической мелиорации засыпаемых пород и обязательным их пе-
рекрытием потенциально плодородными породами мощностью не
менее 0,5 м.
Для предотвращения заболачивания рекультивируемых повер-
хностей при выполнении планировочных работ необходимо при-
давать им уклон в сторону логов, речек или ручьев с целью равно-
мерного распределения поверхностных вод по площади и отвода
их в пониженные места. При опускании земной поверхности за
счет подработки земель в процессе производства горных работ
возможны случаи их затопления, вызываемые подъемом уровня
грунтовых вод.
В зависимости от гидрогеологического и гидрохимического ре-
жимов грунтовых вод, а также с учетом физико-химических, мине-
ралогических, агрохимических и агрофизических показателей гор-
ных пород, используемых для засыпки понижений рельефа, воз-
можно предварительное осушение рекультивируемого участка или
использование его в качестве водоема, предназначенного для акку-
муляции паводковых вод и последующего использования их для
орошения или технических нужд самого горнодобывающего пред-
приятия.
71
Рис. 7.1. Схема рекультивации глубокого провала засыпкой горной породой (размеры в м):
1. 2 — формы провала до рекультивации и после его доработки с целью изъятия плодородного
слоя почвы и потенциально плодородного грунта; 3 — положение депрессионной кривой в про-
цессе поддержания провала в осушительном состоянии; 4— засыпка горной породой; 5 — уро-
вень грунтовых вод до откачки; 6— временный отвал потенциально плодородного грунта; 7—
легкие иглофильтровые установки; 8— потенциально плодородный слой грунта; 9— плодород-
ный слой почвы; 10— временный отвал плодородного грунта
Устройство вертикального дренажа для понижения уровня
грунтовых вод как одного из возможных вариантов показано на
рисунке 7.1.
При незначительных глубинах затопляемых участков их осушают
подсыпкой слоем шахтной породы или другими материалами, пре-
вышающими слой воды на 0,5... 1 м, с последующим покрытием сло-
ем потенциально плодородных пород и плодородным почвенным
слоем для последующего биологического освоения территории.
Рекультивация незатопленных, незаболоченных и неглубоких (до
5...6 м), но значительных по площади провалов, прогибов или мульд
оседания включает следующий состав строительных работ. В начале
производства планировочных работ с рекультивируемой поверхности
снимают плодородный слой почвы и складируют его во временный
отвал, располагаемый на ненарушенном участке поверхности. В необ-
ходимых случаях устраивают съезды (выезды) в провал, обеспечиваю-
щие движение транспортных средств. Завозимую транспортными
средствами (в основном самосвалами) горную массу укладывают в
провал послойно (толщиной до 1 м), уплотняя каждый слой катками.
При использовании для заполнения провала непригодных для
биологической рекультивации пород после завершения планировоч-
ных работ уложенную горную массу перекрывают вначале слоем по-
тенциально плодородных пород, а затем плодородным слоем почвы.
В случае использования для планировочных работ перегоревшей
шахтной породы ее покрывают глинистыми породами слоем
0,25...0,3 м с уплотнением катками или попутными проходами
бульдозером в целях профилактики самовозгорания и создания ис-
кусственного водоупора. Затем наносят плодородный слой почвы.
Рекультивация нарушенных земель, обводненных или заболо-
ченных в результате оседания земной поверхности, включает рабо-
72
ты по предварительному их осушению. Для этого вначале строят
осушительную систему открытого или закрытого дренажа с целью
отвода избыточных вод с рекультивируемой территории. В качестве
водоприемников в таких случаях могут служить естественные или
искусственные водоемы и водотоки. Далее с поверхности осушен-
ной территории снимают вначале плодородный слой почвы и пере-
мещают его во временный отвал, а затем слой потенциально плодо-
родной почвы и также перемещают его во временный отвал. После
этого проводят капитальную планировку нарушенной территории с
послойной засыпкой отрицательных форм рельефа шахтной поро-
дой, доставляемой из породных отвалов. По верху спланированной
поверхности шахтной породой отсыпают слой потенциально пло-
дородного грунта, а затем наносят слой плодородной почвы с рав-
номерным распределением ее по всей площади.
Достаточно часто в местах добычи полезных ископаемых под-
земным способом на поверхности шахтного поля остаются неболь-
шие (по размерам) породные отвалы после проходки разведочных
шурфов, фланговых сбоек и т. п. Восстанавливают нарушенную по-
верхность в таких случаях в следующей последовательности. Внача-
ле выбирают участок ненарушенной поверхности под резерв вблизи
породного отвала. При этом место под резерв предпочтительно от-
водить в понижениях рельефа местности (рис. 7.2).
Далее с отведенной под резерв поверхности снимают плодород-
ный слой почвы и складируют во временный отвал, затем выбирают
слой потенциально плодородных пород и также перемещают во вре-
менный отвал. В образовавшуюся выемку из породного отвала пере-
мещают горную массу и разравнивают ее бульдозером. После этого
на выровненную поверхность заполненного резерва наносят слой
потенциально плодородной породы, забираемой из временного от-
вала, а затем плодородный слой почвы с последующей планировкой.
Рис. 7.2. Схема рекультивации нарушенных земель небольшими породными отвалами:
1, 2, 9— направления перемещений соответственно плодородного слоя почвы, потенциально
плодородного слоя грунта, породы; 3, 4— временные отвалы соответственно плодородного и
потенциально плодородного грунтов; 5 — проектное сечение резерва; 6 — граница потенциально
плодородного грунта; 7—засыпка резерва горной массой из плодородного отвала; 8— пород-
ный отвал; 10 — слой плодородного грунта; 11 — слой потенциально плодородного грунта
73
6
Рис. 7.3. Схема рекультивации нарушенных земель при устройстве котлованов, ка-
рьеров и Других незначительных по размерам выемок:
1 — плодородный слой почвы; 2 — потенциально плодородный грунт; 3 — положение пло-
дородного слоя почвы после выполнения планировочных работ; 4 — заиловочный карьер;
5 — направление перемещения потенциально плодородного грунта; 6,7— направления пе-
ремещения плодородного грунта; 8— временный отвал плодородного грунта
Далее с отведенной под резерв поверхности снимают плодород-
ный слой почвы и складируют во временный отвал, затем выбирают
слой потенциально плодородных пород и также перемещают во
временный отвал. В образовавшуюся выемку из породного отвала
перемещают горную массу и разравнивают ее бульдозером. После
этого на выровненную поверхность заполненного резерва наносят
слой потенциально плодородной породы, забираемой из временно-
го отвала, а затем плодородный слой почвы с последующей плани-
ровкой.
Для ликвидации незначительных нарушений поверхности
вследствие устройства котлованов для приготовления заиловочного
материала, используемого для пожаротушения, и других незначи-
тельных по размерам выемок при отсутствии в непосредственной
близости источников горной массы для их заполнения используют
грунт, забираемый из резервов, с выполнением работ в такой после-
довательности (рис. 7.3).
Вначале выбирают место резерва, располагаемое на возвышен-
ном участке рельефа местности. Далее с площади резерва снимают
плодородный слой почвы и перемещают во временный отвал, нахо-
дящийся вне площади резерва. Затем из резерва выбирают слой по-
тенциально плодородного грунта и перемещают его для заполнения
нарушенного пространства. При дальности транспортирования до
80... 100 м применяют бульдозеры, свыше 100 м — скреперы. После
перемещения и заполнения грунтом нарушенного пространства и
его разравнивания наносят слой плодородной почвы, частично за-
бираемой из временного отвала. Оставшимся почвенным грунтом
покрывают место резерва.
После завершения работ по рекультивации земель, нарушенных
при подземных горных работах, появляется возможность их ис-
пользования под сенокосы, пашни, многолетние насаждения, лесо-
насаждения с задерновкой участков природоохранного назначения.
74
8. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕКУЛЬТИВАЦИИ
ЗЕМЕЛЬ, НАРУШЕННЫХ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Магистральные трубопроводы и отводы от них, железные и авто-
мобильные дороги, канаты относят к так называемым линейным
сооружениям.
Строительство и эксплуатация линейных сооружений оказыва-
ют значительное воздействие на состояние окружающей среды. По-
вреждая или разрушая естественные элементы ландшафта, а следо-
вательно, нарушая равновесие в природе, строительство линейных
сооружений отрицательно сказывается на состоянии естественного
ландшафта. В качестве примеров подобного вмешательства в при-
роду могут служить расчленение лесных массивов, нарушение ре-
жимов движения грунтовых вод, разрушение мест обитания и отсе-
чение путей миграции животных, ухудшение микроклимата. При
строительстве, реконструкции и эксплуатации линейных сооруже-
ний происходит нарушение земель главным образом за счет устрой-
ства выемок и насыпей. Характерные элементы нарушенных земель
по форме рельефа при строительстве линейных сооружений пока-
заны на рисунке 8.1.
Рис. 8.1. Элементы нарушенных земель по форме рельефа:
а — насыпи; б— выемки; /— насыпная часть линейного сооружения; 2~ направление переме-
щения грунта; 3 — слой почвенного грунта; "/—резерв; 5—кавальеры плодородного грунта;
6— кавальеры минерального грунта; 7— часть линейного сооружения, расположенная в выемке
75
Земли, нарушенные при строительстве линейных сооружений,
характеризуются по форме рельефа как резервы, канавы, кюветы,
кавальеры или дамбы. Фактором, обусловливающим формирова-
ние техногенного рельефа, служат извлечение горных пород для со-
оружения насыпей, строительство водоулавливающих или водоот-
водящих сооружений, а также строительство гидротехнических со-
оружений и складирование избыточного объема горных пород, уда-
ляемых из выемок.
Морфологическая характеристика рельефа нарушенных земель
характеризуется высотным положением выемок или насыпей отно-
сительно естественной поверхности и заложением образующихся
при этом откосов. Как показывает практика строительства линей-
ных сооружений, глубина устраиваемых резервов достигает 5... 10 м
с заложением откосов т = 1, канав и кюветов — до 5 м с заложением
откосов т = 2 и более. Кавальеры и дамбы устраивают высотой до
15 м с заложением откосов т = 2 и более.
Работы по рекультивации земельных участков, занятых сельс-
кохозяйственными или лесными угодьями, предназначенных
под строительство или реконструкцию действующих линейных
сооружений, включают в общий комплекс строительно-монтаж-
ных работ, и они должны обеспечивать восстановление плодоро-
дия земель. Поэтому набор работ по рекультивации будет зави-
сеть от возможных видов последующего использования нару-
шенных земель. Обводненные резервы, например, можно ис-
пользовать под водоемы природоохранного назначения или для
целей орошения и рыбоводства; сухие — под сенокосы и пастби-
ща или лесонасаждения и задернованные участки природоохран-
ного назначения; обводненные канавы и кюветы — под водоемы
природоохранного назначения; сухие — под лесонасаждения и
задернованные участки природоохранного назначения. Поверх-
ности насыпных кавальеров и дамб можно использовать под ле-
сонасаждения и задернованные участки природоохранного на-
значения.
Перед началом строительства линейных сооружений снимают
плодородный слой почвы и перемещают его во временные отвалы,
располагаемые вдоль строительной полосы. После окончания стро-
ительных и планировочных работ почвенный грунт используют для
рекультивации или землевания.
На техническом этапе рекультивации земель после строитель-
ства магистральных трубопроводов, транспортных коммуникаций
и каналов проводят следующие работы: убирают строительный му-
сор, разбирают все временные сооружения и устройства, удаляют
отвалы за пределы строительной полосы; выполняют обратную за-
сыпку траншей трубопроводов грунтом с образованием валика,
обеспечивающего ровную поверхность после самоуплотнения
грунта. Оставшийся избыточный грунт разравнивают равномерным
76
слоем по рекультивируемой площади или вывозят в специально от-
веденные места, указанные в проекте; планируют откосы кавалье-
ров, насыпей и выемок, для чего используют автогрейдеры, бульдо-
зеры и экскаваторы, оборудованные ковшом-планировщиком, и
другие строительные и мелиоративные машины; засыпают грунтом
рытвины и ямы, а затем выполняют общую планировку террито-
рии; проводят мероприятия по предотвращению эрозионных про-
цессов; наносят плодородный слой почвы по всей рекультивируе-
мой площади.
При строительстве магистральных трубопроводов на землях, за-
нятых лесными угодьями, рекультивация заключается в засыпке
траншей и ям, общей планировке полосы отвода, уборке строитель-
ного мусора, в задернении поверхности посевом трав.
Восстановление древесной и кустарниковой растительности в
полосе отвода под строительство трубопровода не допускается из-за
затруднений, возникающих в процессе его эксплуатации.
Примеры озеленения склонов выемок и насыпей при строитель-
стве некоторых линейно протяженных сооружений показаны на
рисунках 8.2 и 8.3.
Рис. 8.2. Озеленение протяженных склонов выемок:
1 — дорожное полотно; 2 — залужение нижней зоны склона посевом трав; 3 — посадка саженцев
крупных растений (высокоствольные деревья, высаженные группами в целях защиты склона);
4— верхний край посадки (1...2 ряда кустарника); 5— средняя зона склона (посадка деревьев 1-й
и 2-й величины и немного кустарника); 6—нижний край посадки (3...5 рядов кустарника и не-
много деревьев 2-й величины)
77
Рис. 8.3. Озеленение протяженных склонов насыпей:
1 — дорожное полотно; 2— верхняя зона посадки (3...5 рядов кусi арника и немного
деревьев 2-й величины); 3~ средняя зопасклопа (посадка саженцев деревьев 1-й и
2-й величины и немного кустарника); '/—нижний край посадки (3...5 рядов кустар-
ника и немного деревьев 2-й величины); 5— пашня; 6— посадка саженцев высоко-
ствольных деревьев группами по опушке в целях зашиты и расчленения склона
При залужении откосов посевом трав после их высева жела-
тельно откосы укрывать тканым материалом, например мешко-
виной, чтобы исключить смыв почвы и семян дождевыми пото-
ками или при поливах, до их прорастания и образования корне-
вой системы.
9. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЯХ,
ПРОВОДИМЫХ ПРИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗЕМЕЛЬ
Эрозионные процессы — это процессы разрушения поверхнос-
тей под действием различных факторов: механических, термичес-
ких, химических, солнечной радиации и др. Применительно к при-
родной среде можно выделить два основных вида механической
(физической) эрозии поверхностного слоя земли, в том числе по-
чвенного покрова: водную и ветровую (рис. 9.1).
78
Рис. 9.1. Виды эрозии почв
ВИДЫ ЭРОЗИИ ПОЧВ
Различают естественную геологическую эрозию, в результате
которой происходит формирование и изменение земной поверхно-
сти, и современную, ускоренную, техногенную эрозию, развиваю-
щуюся в результате различных видов деятельности человека при
природопользовании.
Один из самых уязвимых природных объектов для эрозии — по-
верхность земли, и в первую очередь ее почвенный покров. Эрози-
онные явления в современных условиях относятся к разрушитель-
ным процессам, под действием которых теряются посевные площа-
ди, снижается урожайность сельскохозяйственных культур, разру-
шаются рельеф и поверхность обустроенных территорий городов,
населенных пунктов, промышленных предприятий, нарушаются
работа и условия эксплуатации инженерных коммуникаций, сис-
тем и сооружений.
В зависимости от рельефных и гидрологических особенностей
территорий выделяют следующие разновидности водных эро-
зий [4]:
1. Эрозия почв в лесостепных и степных равнинных районах: по-
верхностная, струйчатая (ручейковая), овражная (линейная).
79
2. Эрозия в горных условиях: горная эрозия, сели (грязевая, гря-
зекаменная, водокаменная).
3. Эрозионные процессы по берегам рек, водохранилищ, прудов,
водоемов: разрушение берегов, переработка берегов волнами, обра-
зование оползней, отложение наносов на поймах, заиление русл.
4. Ирригационная эрозия на орошаемых землях: плоскостной
смыв, намывная эрозия с прилегающих склонов при выпадении
ливневых осадков и от селей.
Противоэрозионные мероприятия для приведенных разновид-
ностей водной эрозии в своей основе имеют много общего, но в то
же время каждое имеет свою специфику и особенности его выпол-
нения.
В отличие от водной ветровая эрозия характерна для районов не-
достаточного увлажнения, с малосвязными почвами, с резкими ко-
лебаниями температур и сильными ветрами на открытых площадях.
В ландшафтах, где почвы подвержены ветровой эрозии, достаточно
эффективно себя зарекомендовали почвозащитные насаждения.
Оказывая положительное влияние на микроклимат приземной
зоны, почвозащитные насаждения способствуют уменьшению ско-
рости ветра и тем самым обеспечивают защиту почвы, предотвра-
щая ветровую эрозию. Уменьшение скорости ветра в приземном
слое способствует также улучшению микроклимата для произраста-
ния растений. За счет ослабления ветра улучшается водный режим
почвы, снижаются потери воды. Кроме того, безветрие способству-
ет образованию росы. Ветрозащитные насаждения оказывают по-
ложительное влияние на тепловой режим почвы и приземное воз-
душное пространство. С уменьшением испарения повышается тем-
пература почвы.
Оптимального защитного эффекта достигают путем создания
взаимосвязанной сети защитных насаждений. Основные полосы
защитных насаждений располагают перпендикулярно господству-
ющему направлению ветра. Их соединяют между собой вспомога-
тельными полосами, размещаемыми на двойном расстоянии друг
от друга. В результате образуются зоны, ограниченные насаждения-
ми (микроклиматические пространства), площадь каждой из кото-
рых должна быть не менее 10 га [6]. Закладываемые почвозащитные
насаждения не должны быть густыми. Наилучшая защита прилега-
ющих угодий достигается при 50%-й продуваемости насаждения
ветром. При более густых насаждениях за ними образуются вихре-
вые потоки, что уменьшает зону ветрозащитного эффекта. Ширина
ветрозащитной зоны при насаждениях, продуваемых ветром напо-
ловину, составляет с наветренной стороны пятикратную, а с под-
ветренной — двадцатикратную высоту препятствия. Например,
при высоте насаждений 12 м образуется ветрозащитная зона шири-
ной 60 м с наветренной и 240 м с подветренной сторон. Большего
эффекта защиты от ветра достигают при следующем сочетании де-
ревьев и кустарников, образующих защитное насаждение: деревья
80
Рис, 9.2. Система мероприятий по защите поверхности почв от ветровой эрозии
1-й величины — 10...20 %; 2-й величины — 30...40; кустарники —
40...60 %. При таком сочетании деревьев и кустарников обеспечи-
ваются максимальная высота, достаточные разреженность и плот-
ность насаждений. Более или менее эффективная защита от ветро-
вой эрозии может быть обеспечена, кроме того, при применении
щадящих агротехнических технологий или при закреплении эроди-
руемых участков.
Наиболее распространенные способы защиты земель от ветро-
вой эрозии приведены на рисунке 9.2.
СИСТЕМА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЗАЩИТЕ ПОЧВ
И ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ ВЕТРОВОЙ ЭРОЗИИ
Для лесостепной и степной зон надежная противоэрозионная
защита земель может быть достигнута при выполнении комплекса
мероприятий и работ на всей водосборной площади, по берегам
гидрографической овражно-балочной сети, рек, водохранилищ и
прочих водоемов.
Интенсивность водной эрозии почв зависит от многих факто-
ров, главные из которых:
климатические условия, формирующие величину и интенсив-
ность стока в зависимости от количества, интенсивности и частоты
выпадения осадков, характера снежного покрова, интенсивности
таяния снега;
81
элементы рельефа: площадь водосбора, расчлененность терри-
тории, крутизна, форма и длина склонов, местный базис эрозии,
определяющие формирование, режим и характер поверхностного
стока, распределение стока по поверхности, скорости течения;
физико-механические свойства почв и почвообразующих пород:
тип и гранулометрический состав почвы, связность, структура, раз-
мокаемость, размываемость;
наличие, вид и густота растительного покрова, особенности кор-
невой системы растений, защищающей поверхность от размыва и
смыва;
хозяйственное или иное использование территории, влияющее
на рельеф, состояние поверхности, структуру почвогрунтов, поверх-
ностный сток.
Комплекс противоэрозионных мероприятий разрабатывают в
традиционно сложившейся последовательности:
1-й этап — обоснование необходимости противоэрозионных
мероприятий с составлением генеральной схемы;
2-й этап — составление принципиальной схемы противоэрози-
онных мероприятий в границах общей водосборной площади;
3-й этап — разработка комплекса противоэрозионных меропри-
ятий для условий конкретного хозяйства в составе проекта землеус-
тройства или в дополнение и развитие существующей системы ис-
пользования территории;
4-й этап — разработка проектной и сметной документации на
выполнение радикальных противоэрозионных работ по созданию
лесных насаждений, строительству противоэрозионных гидротех-
нических сооружений по мелиорации заовраженных земель.
Все противоэрозионные мероприятия можно разбить на две
группы:
первая — работы по закреплению поверхности водосбора, вы-
полняемые при использовании (эксплуатации) угодий, как прави-
ло, хозяйственным способом (силами землепользователя);
вторая — работы по защите территории от дальнейшего разви-
тия эрозионных процессов с выращиванием лесонасаждений, стро-
ительством противоэрозионных гидротехнических сооружений,
выполняемые подрядным способом силами лесохозяйственных,
водохозяйственных или мелиоративных предприятий.
К первой группе противоэрозионных мероприятий относят про-
тивоэрозионную организацию рекультивируемой территории, аг-
ротехнические и лугомелиоративные приемы защиты почвы от вод-
ной эрозии (рис. 9.3).
Под противоэрозионной организацией территории понимают:
использование территории с учетом возможного проявления и
ускорения эрозионных процессов;
размещение всех объектов землепользования, сельскохозяй-
ственного производства, инженерных сооружений и коммуникаций
с учетом требований максимальной защиты территорий от эрозии;
82
Рис. 9.3. Схемы размещения лесных культур при устройстве водорегулирующих лесных полос (размеры в м):
а —размещение водорегулирующих лесных полос на участках с уклоном до 12°; б — восьмирядная лесная полоса шириной 21 м; в —
пятирядная лесная полоса шириной 12,5 м; г — лесная полоса, усиленная земляным валом для дополнительного задержания стока; 7 —
ряд кустарниковых пород; 2— породы деревьев 2-й величины; 3 — породы деревьев 1 -й величины; i — уклон местности; Вп — ширина
лесополосы; h — высота дамб и валиков; L — расстояние между лесополосами
ограничение и исключение применения технических средств и
технологических приемов, разрушающих незащищенную поверх-
ность земли, растительный покров и почву;
сохранение в естественно закрепленном состоянии эрозионно
опасных площадей и участков;
ограничение в использовании отдельных эрозионно опасных
площадей и участков под пастбища, интенсивные сенокосы, лесо-
заготовки и запрет на сводку леса;
создание условий для естественного закрепления и восстановле-
ния площадей, разрушаемых эрозией;
выполнение системы мероприятий по защите и восстановлению
земель, подвергшихся эрозионному разрушению.
Агротехнические приемы защиты почвы от эрозии основаны на
специальных технологиях обработки почв и создании микрорель-
ефа, способствующих уменьшению поверхностного стока за счет
задержания и равномерного распределения его на водосборной
площади, ускорения впитывания воды и перевода ее в почвенную
влагу.
Наиболее распространенные из них:
зяблевая вспашка поперек склона (по горизонталям) на глубину
0,25...0,27 м против обычных 0,18...0,22 м;
глубокая вспашка поперек склона на глубину до 0,3 м при доста-
точной глубине почвенного покрова;
ступенчатая по глубине вспашка при установке соседних кор-
пусов плуга на разную глубину обработки с разницей до
0,12...0,15м;
глубокая гребневая зяблевая вспашка с образованием вали-
ков через 1,4 м с высотой до 0,2 м, достигаемая установкой на
предпоследнем корпусе четырехкорпусного плуга удлиненного
отвала;
бороздование после вспашки с устройством борозд поперек
склона окучником;
прерывистое бороздование переоборудованным плугом с обра-
зованием микролиманов, обеспечивающее задержание до 900 м3/га
воды на площадях со сложным микрорельефом;
лункование зяби с образованием лункообразователями лунок
глубиной до 0,14 м, ширинойдо 0,33 и длиной около 1,2 м, распола-
гаемых в шахматном порядке, задерживающих до 250...300 м3/га
воды;
щелевание почв тяжелого гранулометрического состава после их
промерзания на глубину 0,05...0,1м специальными щелерезами,
образующими щели шириной до 0,05...0,07 м и глубиной до 0,35 м,
поглощающие 150...200 м3/гаводы;
замедление снеготаяния путем образования валиков из снега по-
перек склона высотой 0,5...0,7 м через 10...20 м или за счет уплотне-
ния катками с чередованием полос;
84
увеличение норм высева семян трав на склонах с крутизной
10...20° с целью уменьшения смыва почвы за счет ее закрепления
корнями растений;
внесение минеральных и органических удобрений с целью уско-
рения развития высеваемых растений и повышения их противоэро-
зионного значения;
полосное размещение сельскохозяйственных культур на скло-
нах круче 3...40 с чередованием полос по 25...50 м — основной куль-
туры и по 10.. .20 м — многолетних трав.
Применение того или иного агротехнического приема зависит
от специфики рельефа, особенностей почвенного покрова, хозяй-
ственного использования территории, технических и экономи-
ческих возможностей. Лучшего эффекта достигают, сочетая не-
сколько агротехнических приемов, приемлемых для конкретных
условий.
Лугомелиоративные приемы защиты почв от водной эрозии —
это группа приемов, основанная на залужении эрозионно опасных
участков, площадей и территорий посевом специально подобран-
ных видов многолетних трав.
Противоэрозионный эффект от высева трав достигается за счет
скрепления почвы корневой системой, проникающей на глубину
до 1 м; уменьшения скорости движения воды по поверхности в ре-
зультате повышения шероховатости; задержания смываемых с вы-
шерасположенных участков частиц почвогрунта. Кроме того, выра-
щивание многолетних трав интенсифицирует естественный почво-
образовательный процесс: травы улучшают структуру почвы, спо-
собствуют накоплению питательных веществ в ней и повышают ее
плодородие.
Состав и нормы высева семян трав подбирают с учетом при-
родно-климатических зон, свойств и степени смытости почв,
формы рельефа, ориентации и крутизны склонов, температур-
ных условий и влагообеспеченности. Обычно используют злако-
бобовые травосмеси из 2...4 видов трав. Состав и средние нормы
высева семян трав, используемых при защите почв, приведены в
таблице 9.1.
9.1. Состав травосмесей и средние нормы высева трав по районам, кг/га
Район Клевер Люцерна j Эспарцет Костер безостый Житняк Овсяница луговая
Северный 4...5 5...10 ЗО...5О 10...14 6...10 8...10
лесостепной Центральный — 4...5 30 10...12 — 8...10
лесостепной Степной — 10 — 10 —
Поволжья
85
Приемы противоэрозионного залужения склонов посевом мно-
голетних трав зависят от климатических условий района, крутизны
склонов и состояния почвенного покрова.
На участках с крутизной склонов до 5° выполняют сплошное за-
лужение рекультивируемых площадей: поверхностное — при не-
смытом плодородном слое почвы, коренное — при смытых и бед-
ных почвах.
При поверхностном сплошном залужении площадей выполняют
следующие работы и операции: дискование поверхности перекрес-
тным способом дисковыми боронами или фрезерование болотны-
ми навесными фрезами; посев семян многолетних трав; поверхнос-
тное щелевание; внесение минеральных удобрений.
Технология коренного улучшения нарушенного травяного по-
крова на площадях со смытыми участками почвенного слоя включает
ряд строительных работ по приведению в порядок поверхности уча-
стка, подлежащего залужению: ликвидацию мелкоконтурности;
выравнивание поверхности с ликвидацией промоин; устройство
водоотводящих валов и распределителей поверхностного стока.
Промоины глубиной до 1...2 м засыпают бульдозерами в такой
последовательности: снимают почвенный слой с поверхности, от-
куда будут забирать минеральный грунт для засыпки; засыпают
промоины минеральным грунтом до уровня поверхности земли, уп-
лотняя его попутными проходами гусениц трактора с бульдозером
вдоль оси промоины; наносят почвенный слой на засыпанную ми-
неральным грунтом промоину на 0,2...0,3 м выше поверхности зем-
ли; восстанавливают почвенный покров на площади, с которой был
взят минеральный грунт для засыпки промоины, после чего выпол-
няют общую планировку территории, обеспечивая сохранность
восстановленного почвенного покрова.
Технология коренного улучшения травостоя на площадях со сред-
несмытыми почвами состоит из следующих операций: обычной
вспашки на глубину 0,2...0,22 м с полным оборотом пласта в сторо-
ну подъема склона и рыхлением подпахотного горизонта до глуби-
ны 0,35...0,37 м; обработки вспаханной площади дисковыми боро-
нами перекрестно-диагональным способом за два-три прохода;
внесения минеральных и органических удобрений; боронования
зубовыми боронами; посева трав зернотравяными сеялками с при-
катыванием почвы.
Травостои, созданные в противоэрозионных целях, можно огра-
ниченно использовать в качестве сенокосов и для умеренного выпа-
са скота. В первые три года после посева многолетних трав допуска-
ется только сенокошение. В последующие годы его можно чередо-
вать с выпасом животных при средней нагрузке до двух-трех голов
на 1 га.
К началу выпаса высота травостоя должна быть не менее
0,1...0,15 м. При использовании площадей под выпасы в целях со-
86
хранения дернины и корневой системы растений необходимо де-
лать перерывы на 1,5...2 года, а выпас скота заканчивать за месяц до
замерзания почвы.
За состоянием дернового покрова необходимо постоянно на-
блюдать, вести уход, а в случае частичного разрушения дернины
восстанавливать ее подсевом трав.
На участках с крутизной склонов более 5° противоэрозионное
залужение выполняют полосами шириной по 40...50 м с пропуска-
ми по 10...15м на склонах 5...12° и по 20...30м с пропусками по
15...20 м на склонах круче 12°.
К работам по защите территорий от дальнейшего развития эро-
зионных процессов относят выращивание противоэрозионных лес-
ных насаждений.
Влияние лесного покрова на сток поверхностных вод, его закреп-
ляющее значение для верхнего слоя земной поверхности, осушаю-
щее воздействие за счет транспирации, влияние на микроклимат об-
щеизвестны. Поэтому искусственное лесонасаждение широко при-
меняют и оно занимает одно из ведущих мест в системе противоэро-
зионных мероприятий. К специфическим особенностям создания
защитных лесных насаждений разного назначения можно отнести:
проблематичность выращивания в условиях недостатка влаги, в
районах с низкими зимними температурами и суховеями, на засо-
ленных почвах и загрязненных почвогрунтах;
необходимость тщательного и обоснованного подбора древес-
ных и кустарниковых пород для каждой природно-климатической
зоны, района, участка, защищаемого от эрозии;
большие продолжительность и трудоемкость выращивания.
Лесные полосы начинают выполнять водорегулирующую роль
только после смыкания кроны растений в рядах и междурядьях в
среднем через 5...7 лет после посадки.
Полосы водорегулирующих лесных насаждений располагают
поперек склонов вдоль горизонталей, этим они отличаются от по-
лезащитных лесных полос, размещаемых под прямым углом к на-
правлению господствующих ветров. Расстояние между водорегули-
рующими полосами назначают с учетом разновидностей почвен-
ных зон и крутизны склонов (табл. 9.2).
9.2. Расстояния, м, между водорегулирующими лесными полосами в зависимости
от типа почв и уклона местности
Тип почвы Уклон местности, град
1...2 Л 1 Более 4
Серые лесные 600 350 200
Обычные черноземы 500 400 200
Южные черноземы 500 400 200
Каштановые 350 300 200
87
Ширина водорегулирующих лесных полос обосновывается с
учетом особенностей природно-климатических зон, крутизны и
протяженности склонов, ширины междурядий, и обычно ее прини-
мают 12,5 или 21 м (табл. 9.3).
9.3. Параметры лесных полос для различных природао-климатических зон
Природно-климатичес- кая зона Расстояние между Число рядов растений при ширине полосы, м рядами в полосе, м 53 5 | 2|
Лесостепная Степная Сухостепная 2,5...3 5 8 3,0 4 6 4,0 3 5
Схемы размещения лесных культур при устройстве водорегули-
рующих лесных полос показаны на рисунке 9.3, а...в. С целью уси-
ления задержания поверхностного стока ниже лесозащитной поло-
сы по склону рекомендуют устройство защитных валов (рис. 9.3, г)
или системы, состоящей из нагорного канала, защитного вала и во-
доотводной канавы (рис. 9.4).
Водорегулирующие лесные полосы, устраиваемые поперек
склонов, предотвращают сдувание снега в овраги и балки, способ-
ствуют более равномерному распределению снегового покрова, ак-
кумулируют значительную часть поверхностного стока, трансфор-
мируя его во внутрипочвенную влагу.
Противоэрозионные лесные насаждения, устраиваемые ши-
риной 12,5 или 21 м и размещаемые по контуру бровок оврагов и
балок или по контуру растущих оврагов, не должны попадать в
Рис. 9.4. Схема противоэрозионной защиты с устройством нагорного канала, земляно-
го вала и водоотводной канавы:
1 — пашня; 2— защитные насаждения для укрепления земляного вала; 3 — земляной вал; 4—
дорога вдоль склона с обратным уклоном; 5—водоотводная канава; 6— нагорный канал ши-
риной до 3 м с одерновкой
88
Рис. 9.5. Размещение лесных полос в приовражной зоне:
I — лесная полоса, располагаемая вдоль нес габилизированного откоса; 2— предполагаемое по-
ложение откоса после стабилизации; 5 —лесная полоса около бровки стабилизировавшегося
откоса; 4 — земляной вал; 5 — водорегулирующая лесная полоса на склоне (буквенные обозна-
чения см. рис. 9.3)
зону возможных обрушений откосов. Такие лесные насаждения
закрепляют своей корневой системой почву и грунт, уменьшают
размыв и смыв, предотвращают сползание и осыпание грунта.
Размещение лесных полос в приовражной зоне показано на ри-
сунке 9.5.
Большинство противоэрозионных работ на водосборных пло-
щадях выполняют машинами и орудиями, широко распростра-
ненными в сельском и лесном хозяйстве, строительными земле-
ройно-транспортными машинами, предназначенными для рабо-
ты на относительно ровных участках с уклонами до 12°. На участ-
ках с уклонами 12...20° используют машины, выполненные на
базе крутосклонных тракторов. Противоэрозионные работы на
участках с уклонами 20...35° выполняют только после устрой-
ства террас. При большой крутизне склонов в оврагах, на обры-
вистых участках противоэрозионные работы проводят с исполь-
зованием сельскохозяйственных орудий с конной тягой, а при
незначительных объемах работ — вручную (посев трав, лесопо-
садки).
В тех случаях, когда агро-, луго- и лесомелиоративные противо-
эрозионные приемы не обеспечивают надежной защиты террито-
рии от эрозионного разрушения, дополнительно применяют гидро-
технические приемы регулирования стока и управления водными
потоками. Основные противоэрозионные гидротехнические соору-
жения приведены на рисунке 9.6, а типовые размеры поперечных
сечений простейших сооружений — на рисунке 9.7.
В целях снижения затрат на строительство противоэрозионных
гидротехнических сооружений часть из них возводят с использова-
нием местных строительных материалов и делают из камня, бутобе-
тона, дерева, хвороста в виде плетней, тюфяков, фашин. Целенап-
89
Рис. 9.6. Примерная классификация противоэрозионных гидротехнических сооружений
Рис. 9.7. Основные размеры поперечных сечений водонаправляющих и водозадержи-
вающих линейных гидротехнических сооружений на водосборах (размеры в м):
а — распылители стока в ложбине; б — стреловидный распылитель стока; в — поперечное сече-
ние валика распылителя стока; г — горизонтальные валы-террасы, проходимые для машин; д —
водонаправляющие и водозадерживающие валы-канавы; е — водоотводящие валы-ложбины,
проходимые для машин; ж - водоотводящая канава; э — водозадерживающий вал у вершины и
отрогов оврага; ш — заложение откосов; b — ширина траншей по низу; h — высота дамб
равленное и своевременное выполнение противоэрозионных работ
способствует сохранению земельного фонда и природного ланд-
шафта; восстановлению земель, разрушенных эрозионными про-
цессами; возобновлению почвообразовательного процесса; улуч-
шению микроклимата при использовании лесных насаждений; за-
щите атмосферного воздуха от загрязнения пылью; повышению
урожайности.
Затраты на противоэрозионные работы, как правило, окупаются
быстро.
ЛИТЕРАТУРА
I. Г о р л о в Д. В. Рекультивация земель на карьерах. — М.: Недра,
1981. -260 с.
2. Государственный (национальный) доклад о состоянии и ис-
пользовании земель Российской Федерации за 1995 г. — М., 1996.
3. Добровольский Г. В., Гришина Л. А. Охрана почв. — М.:
Изд-во МГУ, 1985.- 224 с.
4. Калиниченко Н. П. Организация и технология работ по защите
почв от водной эрозии. — М.: Высшая школа, 1973. — 192 с.
5. М е л а м у т Д. Л. Гидромеханизация в мелиоративном и водохозяй-
ственном строительстве. — М.: Стройиздат, 1981. — 303 с.
6. П о й к е р X. Культурный ландшафт: формирование и уход/Пер. с
нем. В. В. Цветкова. — М.: Агропромиздат, 1987. — 176 с.
7. Поляков М. И. Рекультивация земель и охрана природы,—
Минск: Ураджай, 1987. — 176 с.
8. Протасов В. Ф., Молчанов А. В. Экология, здоровье и при-
родопользование в России/Под ред. В. Ф. Протасова. — М.: Финансы и
статистика, 1995. — 528 с.
9. П у п ы р е в Е. И. Опыты конструктивной экологии. — М.: Прима-
Пресс, 1997. - 142 с.
10. С м е т а н и н В. И. Очистка и обустройство водоемов. — М.: Уни-
верситет природообустройства, 1996. — 150 с.
И.ЯсинецкийВ. Г. Организация и технология гидромелиоратив-
ных работ. — М.: Агропромиздат, 1986. — 332 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие........................................................... 3
1. Общие вопросы организации работ по рекультивации и обустройству нару-
шенных земель..........................................................5
1.1. Общие сведения о нарушенных землях............................. 5
1.2. Этапы рекультивации природно-техногенных ландшафтов............ 8
2. Рекультивация и обустройство карьеров нерудных материалов при сухой
выемке грунта.........................................................16
2.1. Рекультивация территории карьеров при сельскохозяйственном направ-
лении использования.................................................17
2.2. Рекультивация территории карьеров при лесохозяйственном направле-
нии использования территорий........................................21
3. Рекультивация и обустройство обводненных карьеров..................24
3.1. Водный режим и глубина водоема.................................24
3.2. Требования к форме, размерам и берегам при обустройстве водоемов.25
3.3. Формирование береговой растительности искусственных водоемов.....29
4. Рекультивация территории карьеров добычи камня.....................31
4.1. Рекультивация и обустройство подошвы выработки и складских
площадок............................................................32
4.2. Рекультивация и обустройство склонов скальной выработки........33
5. Рекультивация выработанных площадей торфяных месторождений.........35
5.1. Способы добычи и характерные особенности нарушенных земель при
торфоразработках....................................................35
5.2. Основные положения технической рекультивации выработанных место-
рождений торфа......................................................37
5.3. Основные положения биологической рекультивации выработанных мес-
торождений торфа....................................................42
6. Рекультивация и обустройство отвалов и насыпей.....................44
6.1. Требования к формированию и рекультивации отвалов..............44
6.2. Рекультивация гидроотвалов.....................................50
6.3. Общие сведения о формировании растительного покрова на отвалах...55
6.4. Рекультивация и обустройство нарушенных земель свалками и поли-
гонами .............................................................57
7. Рекультивация земель, нарушенных при подземных горных работах......70
8. Общие требования к рекультивации земель, нарушенных при строительстве
и эксплуатации линейных сооружений....................................75
9. Общие сведения о противоэрозионных мероприятиях, проводимых при ре-
культивации земель.................................................. 78
9.1. Виды эрозии почв...............................................79
9.2. Система мероприятий по защите почв и поверхностей от ветровой
эрозии..............................................................81
Литература............................................................93
94
Учебное издание
Сметанин Владимир Иванович
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ОБУСТРОЙСТВО
НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Учебное пособие для вузов
Художественный редактор Т. И. Мельникова
Технический редактор М. Н. Кулешова
Корректор Т. Т. Толдыкина
Лицензия №010159 от 06.03.1997 г.
Сдано в набор 08.02.2000. Подписано в печать
18.04.2000. Формат 60 х 88l/i6- Бумага офсетная.
Гарнитура Ньютон. Печать офсетная. Усл. печ. л.
5,88. Усл. кр.-отт. 6,00. Уч.-изд. л. 6,24. Изд. № 34.
Тираж 2000 экз. Заказ 1316 «С» № 019.
Федеральное государственное ордена Трудового
Красного Знамени унитарное предприятие «Изда-
тельство «Колос», 107807, ГСП-6, Москва, Б-78,
ул. Садовая-Спасская, 18.
Типография ОАО «Внешторгиздат», 127576, Москва,
Илимская, 7.
ISBN 5-10-003501-3
9
785100 035015
ИЗДАТЕЛЬСТВО «КОЛОС»
В 2000 Г.
планирует выпустить в свет
учебное пособие для вузов
ОСНОВЫ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА
Голованов А. И., Сурикова Т. И.,
Сухарев Ю. И., Зимин Ф. М.
Изложены принципы природообустройства
как деятельности по повышению полезности
земель: мелиорация, рекультивация, очистка
загрязненных земель. Приведены сведения о
геосистемах (ландшафтах) как объектах приро-
дообустройства, создании культурных ландшаф-
тов, об основных природных законах и модели-
ровании природных процессов. Рассмотрены
основные приемы орошения и осушения земель
различного назначения, восстановления нару-
шенных земель.