CC BY
38
УДК 622.271: 622.882
ОБОСНОВАНИЕ ЗАЛОЖЕНИЯ БОРТОВ КАРЬЕРА ПО ДОБЫЧЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
л
В.В. Гущенко1
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Выполнен анализ ситуации, сложившейся в такой горнодобывающей области, как добыча строительных материалов. Приведены результаты полевых исследований техногенных водоемов, образованных в отработанных карьерах по добыче песчано-гравийной смеси в долинах водотоков. Выявлены основные показатели, влияющие на процесс интеграции техногенного водоема в структуру ландшафта. Определены основные факторы и степень их воздействия на ход становления водоема. Разработано рекомендуемое сечение прибрежной полосы искусственного водоема с учетом экспозиции участка. Ил. 4. Табл. 2. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: горное дело; строительные материалы; песчано-гравийная смесь; техногенный водоем; растительность; экспозиция; заложение борта карьера.
RATIONALE FOR GOBBING WALLS OF BUILDING MATERIALS QUARRY V.V. Gushchenko
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The situation in a branch of mining industry dealing with the extraction of building materials is analyzed. The article presents the field study results of man-made bodies of water formed in sand and gravel coffins in stream valleys. The main parameters influencing the integration process of a man-made reservoir into the landscape structure are identified. The main factors and their impact degree on the formation of the water body are determined. The recommended section of the coastal strip of a man-made water body is worked out with regard to the exposure of the site. 4 figures. 4 sources.
Key words: mining; building materials; sand gravel aggregate; man-made body of water; vegetation; exposure; gob the pit wall.
Песчано-гравийные месторождения составляют около 50% от общего количества эксплуатируемых месторождений строительных горных пород в России. На их долю приходится примерно 45% продукции от общего объема добычи нерудных строительных материалов [3].
Добыча и переработка песчано-гравийной смеси (ПГС) находится на втором месте в России по количеству и запасам среди эксплуатируемых месторождений строительных материалов и на первом по числу разведанных (табл. 1) [3].
В табл. 2 приведены данные Иркутскстата по объемам материалов, для производства которых необходима ПГС до 60 % от общего объема. По прогнозам Иркутскстата, в 2012 г. возникнет дефицит этих материалов, следовательно, возрастёт потребность в ПГС. В связи с этим планируется увеличение объемов ее добычи с вовлечением новых площадей и нарушени-
ем дополнительных территорий.
Карьеры, в которых полезное ископаемое добывают ниже уровня грунтовых вод, как правило, после отработки всегда затоплены. Заброшенные и затопленные карьеры представляют собой опасность по причине возможного внезапного обрушения бортов. Глубина водоема у берегов становится непредсказуемой. Их интеграция в ландшафт силами самой природы происходит чрезвычайно медленно. Рекультивация и обустройство затопленных карьеров ускоряют этот процесс [3]. Стоит отметить, что любой затопленный
1
карьер можно превратить в среду обитания животных и растений и в прекрасное место отдыха. Даже заброшенные и неблагоустроенные затопленные карьеры выбираются людьми для отдыха и купания.
Большая часть затопленных карьерных выработок в России, в том числе Иркутской области, расположена в поймах и долинах рек вблизи населенных пунк-
Таблица
Минеральная база промышленности нерудных строительных материалов России [3]
Вид полезного ископаемого Количество месторождений Запасы месторождений, млн м3
всего эксплуатируемых всего эксплуатируемых
Строительные камни 1282 729 20559 12779
Песчано-гравийная смесь 1926 830 10312 4279
Пески для строительных работ 1819 949 6283 2942
1 Гущенко Виталий Викторович, аспирант, тел.: 89500669626, e-mail: go-03-2@mail.ru
Gushchenko Vitaly, Postgraduate, tel.: 89500669626, e-mail: go-03-2@mail.ru
Таблица 2
Выпуск стройматериалов за 2005-2007 гг. и прогноз на 2012 г., тыс. м
Наименование материала 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2012 г. (прогноз) Дефицит
Сборный ж/б 187,6 207,8 259,6 400,0 -
Товарный бетон 225,1 172,2 261,5 530,0 250
Панели и др. конструкции для КПД 65,6 72,8 87,0 240,0 150
Нерудные материалы (ПГС) 3333,6 3452,4 4290,4 9000,0 5000
тов. Заполненные водой карьерные выработки, расположенные, например вблизи с. Баклаши, д. Куда и др., выбраны людьми как места отдыха и купания.
Для оценки фактического состояния отработанных площадей при добыче ПГС в Иркутском районе нами были проведены полевые исследования на техногенных водоемах в поймах рек Ангара, Иркут, Куда и Ки-той по разработанной автором методике. Основной целью работы было выявление факторов, влияющих на процесс становления растительного покрова на нарушенной поверхности по берегам техногенного водоема. Для этого были исследованы густота стоя-
30
юго-западной ориентации участков характерно наличие облепихи. Ива распространена преимущественно на участках, противоположных перечисленным экспозициям. Отмечено, что она является наиболее устойчивым видом для роста и развития на северной, северо-западной и северо-восточной экспозициях склонов.
В ходе изучения ландшафта местности вблизи водоемов удалось выявить повышение густоты стояния растительности при увеличении угла наклона поверхности до 27 град. (см. рис. 1). Как было сказано выше, на эту зависимость влияет экспозиция склонового участка.
и 2
4 о
3 ° к ^
я
5 а о Э
£
25
20
15
10
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Угол наклона поверхности,« град Рис. 1. Зависимость густоты стояния облепихи (робл) от угла наклона поверхности берега (а)
При математической обработке результатов поле-
ния растений в зависимости от угла наклона поверхности и экспозиции склона. При этом было произведено разделение на типы растений по признаку большинства.
Поверхность склоновых участков на исследуемых территориях представлена как техногенными формами рельефа, так и естественными образованиями. Визуально было установлено неравномерное распределение на поверхности различных видов деревьев и густоты их стояния. В процессе изучения растительного покрова вблизи водоемов выявлено влияние на густоту стояния деревьев и травы угла откоса борта и экспозиции склоновых участков. На рис. 1 представлена зависимость густоты стояния травяного покрова от угла наклона дневной поверхности с учетом экспозиции склона.
При визуально-измерительном анализе техногенных водоемов и их берегов выявлено неравномерное распределение облепихи и ивы по склонам с различной экспозицией. Так, для южной, юго-восточной и
вых исследований определены зависимости р = /(а) , где р - густота стояния растений (количество корней на 100 м ); а - угол наклона поверхности выше уровня воды к горизонту.
Ниже приведена формула для расчета густоты стояния облепихи на склонах южной, юго-восточной и юго-западной экспозиций:
ро& = 4,661-а — 0,087-а2 -36,074 ,
где р - густота стояния облепихи, шт./100 м2; а -угол наклона берега техногенного водоема, град.
Формула для расчета плотности корней облепихи на 100 м2 применима для углов наклона берега в интервале 16-27 град. Использование данной формулы для расчета густоты стояния по отдельным экспозициям обусловлено свойствами облепихи. Так как растение светолюбивое, располагается оно преимуще-
ственно на хорошо освещенных в течение суток склонах.
Участки с северной, северо-западной и северовосточной экспозицией имеют больший запас влаги в сравнении с остальными странами света [1], поэтому на них преимущественно растет ива. Ее густота стояния, как и облепихи, зависит от угла наклона поверхности и стран света (рис. 2).
На основе выполненных полевых исследований рекомендуется склоновые участки с южной и юго-западной экспозицией использовать для создания мест отдыха людей с соблюдением требований ГОСТ 17.1.5.02-80 [2].
Берега водоемов с северной, северо-западной и северо-восточной экспозицией лучше всего использовать для создания зеленой зоны. Деревья и кустарни-
30
10
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Угол наклона поверхности; а град Рис. 2. Зависимость густоты стояния ивы (ри) от угла наклона поверхности берега (а)
По результатам полевых исследований
рива = 5,557-а-0,114-а2 -42,761.
Эта формула применима при расчете количества деревьев в диапазоне угла наклона берега от 15 до 24 град.
Выбор интервала наклона поверхности от 20 до 30 град основан на рекомендуемых углах наклона борта карьера при отработке песчано-гравийных месторождений. На рис. 2 отображена зависимость густоты стояния ивы, снижение плотности которой начинается при угле наклона поверхности выше уровня воды 24-25 град.
70
60
а 50
к ^
к ^ я о 40
§ 5
н р
2 В ™
ки, водные растения и тростник способствуют восстановлению полноценной и стабильной природной среды и обеспечивают долговременную защиту берегов от разрушения.
Известно, что южные экспозиции склонов получают больше тепла, а северные - меньше по сравнению с равнинными участками.
На этом основании склоны с южной экспозицией рекомендуется использовать и облагораживать для отдыха. При этом угол наклона дневной поверхности для южной экспозиции должен быть приемлем для создания мест пребывания людей.
Учитывая агротехнические свойства ивы и облепихи, а также результаты натурных наблюдений, ре-
1-е
20
10
0 5 10 15 20 25 30 35 40 Угол наклона поверхности, в град
Рис. 3. Зависимость густоты стояния травы от угла наклона поверхности с учетом экспозиции склона (р - густота стояния травы, шт./0,04 м2; а - угол наклона поверхности, град)
Рис. 4. Рекомендуемое поперечное сечение прибрежной полосы техногенного водоема: северная экспозиция (а); южная экспозиция (б)
комендуется северные склоны подготавливать для посадки ивы по технологии, рекомендуемой В.И. Сме-таниным, а на южных склонах создавать живую изгородь из облепихи.
Склоны с северной экспозицией необходимо формировать с максимально возможным углом наклона берега техногенного водоема выше уровня воды в 25 град для выработок ПГС в условиях Восточной Сибири при рекреационном направлении рекультивации.
Важным критерием при открытии горных работ по добыче ПГС является заложение откоса. Объем работ по его выполаживанию является одним из определяющих факторов при выборе направления рекультивации.
При учете всех перечисленных факторов, оказывающих непосредственное влияние на угол формируемой поверхности, принято закладывать максималь-
ный угол наклона поверхности выше уровня воды для северного склона 25 град.
Форма (параметры) борта карьера, предлагаемая автором и основанная на рекомендациях В.И. Смета-нина, позволяет сократить время восстановления растительного покрова на поверхности выше уровня воды. Главным критерием к выбору угла наклона поверхности выше уровня воды в условиях Восточной Сибири на карьерах ПГС служит экспозиция формируемого склона. Зависимость развития растительности вблизи водоема от ориентирования по странам света установлена автором и рекомендуется к учету при проектировании открытых горных работ на месторождениях ПГС. На рис. 4 представлено рекомендуемое сечение прибрежной полосы рекультивированного карьера для северной и южной экспозиции.
Библиографический список
1. Абдулвалеев Р.Р., Исмагилов Р.Р. Рельеф как фактор агроклимата // Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК: материалы всерос. науч.-практ. конф. с международным участием в рамках XIX Междунар. специализированной выставки «АгроКомплекс-2009. Ч. II. Уфа: Изд-во Башкирского ГАУ, 2009. 320 с.
2. ГОСТ 17.1.5.02-80 Охрана природы. Гидросфера. Гигие-
нические требования к зонам рекреации водных объектов. Введ. 1982-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1995. 6 с.
3. Сметанин В.И. Рекультивация и обустройство нарушенных земель. М.: КолосС, 2003. 94 с.
4. Чирков А.С. Добыча и переработка строительных горных пород: учебник для вузов. 3-е изд., доп. М.: Изд-во МГТУ 2009. 622 с.
