Технологии рекультивации и обустройство нарушенных земель в Западной и Восточной Сибири
Шрифт:
По составу цемента и крепости выделяются известковистые песчаники, встречающиеся в различных частях разреза. Они представлены телами линзовидной формы мощностью в диапазоне 0,3–1,5 м. Известковые песчаники помимо повышенной прочности отличаются светлой белесой краской и обычно пронизаны сетью нитевидных прожилков гидроокислов железа.
Алевролиты залегают в виде слоев различной мощности. Мощность в верхних маломощных междупластиях изменяется от 0,5 до 3 м, а в нижних – от 0,5 до 5 м. На отдельных разведочных линиях мощность слоев алевролитов повышается до 8–9 м (mВ2). Алевролиты в разрезе площади карьерного поля составляют 20,4 %, из них преобладают алевролиты крупноалевролитовой
В отличие от песчаников алевролиты характеризуются повышенным содержанием кварца – 33,5 %, слюды – 2,3 %, несколько меньшим количеством полевых шпатов – 5,7 %, кварцитов – 2,0 %, кремнистой породы – 3,1 %, исходя из среднего содержания обломочного материала – 46,0 %.
Углистые алевролиты распространены в основном в угольном пласте «Бородинский-2». Углистые и слабоуглистые алевролиты матово-темно-серые, почти черные. Содержание углистого вещества колеблется от 25 до 85 %, глинистого – от 10 до 35 %, кварцевого цемента – от 15 до 60 %. Аргиллиты редко встречаются в контурах карьерного поля. Они обычно темно-серого цвета. Текстура микрослоистая, пятнистая.
Кроме указанных пород в зоне выходов угольных пластов под наносы развиты горелые и так называемые обрушенные породы. Мощность горелых пород достигает 28 м. В верхней части разреза над горелыми породами залегают обрушенные породы. Общая площадь распространения горелых пород на месторождении составляет около 46 км2. Обжигу подвергались юрские породы вскрыши пластов, четвертичные породы наложились на сформировавшиеся горелые породы. Горелые породы представляют собой те же песчано-глинистые породы (песчаники, алевролиты), которые подвергнуты обжигу без доступа кислорода при выгорании угля. Внешне это кирпично-красные, вишнево-красные, буроватые породы. В верхней части разреза они рыхлые, а в нижней – крепкие спекшиеся (ошлакованные) глиежи.
Обрушенные коренные породы, как правило, приурочены к зонам сгорания угля, чаще залегают непосредственно на горелых породах, иногда перекрывают угольный пласт. Мощность их изменяется от 2–3 до 7 м. Обрушенные породы – это раздробленные, перекрытые рыхлые породы с нарушенной структурой. Участки с развитием горелых пород на месторождении отмечаются повышенными формами рельефа.
Четвертичные отложения – (mВ1) – в пределах Бородинской мульды представлены в основном аллювиально-деллювиальными образованиями, сплошным чехлом перекрывающими коренные породы. Это суглинки, глины, супеси. В случае залегания их на горельниках в основании обычно прослеживается горизонт, обогащенный щебенкой горельников. В речных долинах четвертичные отложения представлены песками и галечниками. Мощность отложений весьма не выдержана и изменяется от 0,5 до 15–20 м. На площади основного карьерного поля составляет 6,1 м.
Верхний плодородный слой почвы мощностью до 0,6 м – это серые лесные и черноземные почвы, используемые в агропромышленном комплексе Рыбинского и Канского районов.
Технологические решения в проведении горнотехнического этапа рекультивации земель сельскохозяйственного назначения
В бывшем СССР в горно-добывающей отрасли плодородный слой почвы (далее – ПСП) угольные разрезы вместе с породой верхнего вскрышного уступа вывозили в отвалы [6]. Общеизвестно, что почвенная оболочка является основой земледелия. Такой подход способствовал уничтожению значительных площадей продуктивных сельскохозяйственных угодий. Сложившаяся ситуация была исправлена работами по рекультивации нарушенных земель практически на всех горных предприятиях в 1970 г. С этого момента началась эволюция в теории и практике в совершенно новом направлении хозяйственной деятельности в недропользовании.
Естественным желанием производственников и проектировщиков была возможность встраивания работ по рекультивации земель в основную технологию вскрышных работ. В зависимости от применяемого при отработке верхнего вскрышного уступа горного выемочного оборудования разрабатывались технологические схемы рекультивации земель.
Решением научных проблем в области рекультивации занимались многочисленные отраслевые проектные и научно-исследовательские институты. В результате была обоснована необходимость и целесообразность проведения горнотехнического (рис. 1.9) и биологического этапов в рекультивации продуктивных земель сельскохозяйственного назначения.
В 1970-е гг. основными принципами при составлении технологической документации на проведение работ по рекультивации земель выступали:
– возможность использования за счет внутренних резервов предприятий основного горного и транспортного оборудования, применяемого на угольном разрезе, для проведения этим же оборудованием работ на техническом этапе рекультивации;
– экономическая целесообразность использования машин, применяемых на технической рекультивации, для выполнения вспомогательных работ на разрезах, работ на внешних и внутренних отвалах с целью более полной загрузки оборудования;
– возможность использования применяемых на угольном разрезе структур и технологических схем работы, оборудования и машин в вариантах комплексной механизации в увязке с техническим этапом рекультивации земель [50].
Рис. 1.9. Классическая последовательность проведения работ на горнотехническом этапе рекультивации
Все, что достигнуто в области рекультивации земель, – использование начиная с 1970 г. в технологиях рекультивации горнотранспортного оборудования, применяющегося на угольных разрезах, на основных работах.
Плодородный слой почвы снимается с площадей, занятых пашней, сенокосами и пастбищем. На площадях, занятых лесом и заболоченных, снятие ПСП не предусмотрено [45]. Мощность снимаемого слоя ПСП принимается 0,35 м, и это на длине фронта горных работ 4–8 км.
На снятии ПСП вот уже на протяжении почти 40 лет применяется бульдозерная техника – С-100 в начале периода, а в настоящее время мощные бульдозеры типа ДЭТ-250 и их зарубежные аналоги (рис. 1.10). Бульдозеры и бульдозеры-рыхлители – основное оборудование, которое используется на различных операциях технического этапа рекультивации. Работа бульдозеров, как правило, не связана жестко с другими выемочными и транспортными машинами в технологической цепочке: снятие, погрузка, транспортирование, складирование и укладка ПСП на подготовленные участки отвалов.
Погрузка ПСП из временных складов снятого ПСП осуществляется карьерными экскаваторами с емкостью ковша 2,5–6,0 м3. На крупных угольных разрезах ПСП вывозится локомотивами ТЭМ-7 на промежуточные склады в железнодорожных думпкарах ВС-105, задействованных как основное транспортное звено на вскрышных работах. На планировке и разравнивании ПСП на отвалах также применяют тяжелые бульдозеры [99].
Рис. 1.10. Основные технологические процессы снятия ПСП бульдозером «Comatsu D155A» (слева – транспортировка набранной призмы волочения; справа – укладка ПСП в бурт), разрез «Бородинский», июнь 2009 г.