Эколого-биологические особенности рекультивации земель при освоении железорудных месторождений Восточной Сибири Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

© Г.М. Чайкина, В.Д. Объсдкова,

Н.Ю. Днтонинова, 2007

УДК 622. 458 + 622. 882

Г.М. Чайкина, В.А. Объедкова, Н.Ю. Антонинова

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗЕМЕЛЬ ПРИ ОСВОЕНИИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

Семинар № 10

Основным предприятием железорудной базы ВосточноСибирского региона является Коршуновский горнообогатительный комбинат. Добыча железной руды начата с разработки Коршуновского месторождения в 1965 г., а в настоящее время и Рудногорского месторождения.

ОАО «Коршуновский ГОК» - один из самых значительных горнообогатительных комбинатов России, единственный в Восточной Сибири с собственной сырьевой базой и обогатительным комплексом. Проблемы охраны окружающей среды, в том числе использования земель, рассматриваются как составные части горного производства. На протяжении трех десятилетий фиксируется ежегодная динамика использования земель, включая рекультивацию и передачу неиспользуемых и рекультивированных территорий основному землепользователю - лесному хозяйству [1, 2].

Расположение месторождений в краю лесов при относительно низкой до настоящего времени степени освоенности территории, отнесенной к районам Крайнего Севера, определяет особенности эколого-биологичес-ких оценок её при рассмотрении проблемы восстановления земель, нарушаемых в процессе горного производства.

Рудногорское железорудное месторождение является частью АнгароИлимского железорудного района, рас-

положено на территории НижнеИлимского района Иркутской области и приурочено к возвышенности (гора Рудная) с максимальной абсолютной отметкой поверхности 546 м и относительным превышением над уровнем реки Гандюхи 220 м, пересекающей восточную часть месторождения.

Климат района резкоконтинентальный с продолжительной суровой снежной зимой (минимальная температура минус 58 °С). Среднегодовая температура воздуха - минус 4 °С при средней температуре января минус 27 °С. Снег выпадает в начале октября и тает в конце мая. Глубина сезонного промерзания - 1,5-2 м.

Лето - короткое, жаркое (абсолютная максимальная температура зафиксирована плюс 38 °С). Средняя температура июля 17 °С. Район месторождения характеризуется сравнительно низкими величинами относительной и абсолютной влажности. Средняя годовая сумма осадков составляет около 360 мм, в отдельные годы, достигая 500 мм. Из них на теплый период приходится 70 %. Осень отличается

непрерывными дождями.

Рельеф района месторождения представляет собой слабовсхолмленную поверхность, состоящую из ряда плоских возвышенностей, расчленённых долинами рек и ручьев. Макси-

мальные абсолютные отметки высот -700 м, относительные превышения 200-250 м.

Растительность и почвы района месторождения расположенного в горнолесной зоне имеют выраженный таежный характер. Прилегающие территории покрыты лесами смешанного состава. Основными лесообразующими породами являются сосна, лиственница, ель и береза, сопутствующими -пихта, осина и кедр.

По природно-сельскохозяйственному районированию земельного фонда России, месторождение расположено в пределах Витимо-Алданской горно-мерзлотно-таежной и горно-тундровой провинции Южно-Сибирской горной области умеренного пояса со среднегорным рельефом и глеево-подзолис-тым и подзолистым типом почв. Почвенно-растительный слой состоит из суглинков, песков и глин небольшой мощности (0,2 м).

За период работы Рудногорского карьера сформировались два типа нарушенных земель типичных для разработки месторождений открытым способом: денудационный в виде карьерной выемки с текущей глубиной 171 м и последующей отработкой до отметки

- 210 м; аккумулятивный в виде отвалов вскрышных пород площадью 249 га с последующим возможным увеличением до 615 га. Отвалы расположены вдоль южной, западной и северной границ карьера, отсыпаются на при-склоновую поверхность горы Рудной с абсолютными отметками 420 ^ 505 м.

Все промышленные объекты, в частности, отвалы вскрышных и вмещающих пород, максимально приближены к карьеру. Это способствует меньшему нарушению земель, увеличению эколо-го-экономической эффективности их восстановления в будущем, отвечает задачам рационального природопользования при организации территории и

ведении горных работ с последующей рекультивацией [3].

Плодородный слой почвы из-под леса на гористой поверхности не отрабатывался. В отвалы Рудногорского рудника складируются рыхлые и полу-скальные осадочные и туфогенноскар-новые породы склонные к выветриванию, в отсутствии селективного складирования образующие грунто-смеси (табл. 1).

Дезинтеграция полускальных разновидностей пород происходит как за счет их природных свойств, так и под влиянием процессов выемки их из недр и выветривания за счет температурных колебаний («морозное выветривание») при выносе пород на поверхность. Это обеспечивает условия для поселения и развития растительности.

Результаты изучения показателей пригодности для биологического освоения грунтосмесей с отвалов Рудногорского карьера, приведенные в табл. 2, показывают, что все грунтосмеси имеют слабощелочную реакцию среды, низкую обеспеченность подвижными соединениями фосфора и калия, неза-солены. Таким образом, по комплексу физико-химических и геологических характеристик грунтосмеси являются малопригодными для рекультивации. Возможность использования малопригодных пород на фоне их мелиорации при создании рекультивационного слоя определена нормативным документом [4].

Поэтому при выборе направления рекультивации нарушенных земель Рудногорского рудника, находящихся вблизи естественных лесных массивов

- источников обсеменения, оценена возможность проектирования рекультивации лесохозяйственного направления рекультивации путем самоза-растания территорий. Это соответствует и Положениям «Методических указаний на составление проектов рекультивации отработанных нару-

Таблица 1

Инженерно-геологическая характеристика пород Рудногорского месторождения

Инженерно- геологический комплекс Наименование порол, слагающих борт карьера Краткая характеристика инженерно-геологических комплексов Группа приголно-сти лля рекультивации по физическим свойствам

Комплекс рыхлых отложений (слабые породы) Пески, суспеси, суглинки (четвертичные отложения) Распространены в долине р. Гандюхи, обводнены. Мощность отложений не превышает 7,0 м пригодны

Комплекс туфо-генно-скарновых пород (полу-скальные породы) Туффиты, туфы, туфогравелиты, туфопесчаники, скарны, магнети-товые руды, до-лериты Туфогенно-скарновые породы - породы трубки взрыва, развиты в нижней части борта. Залегают несогласно с вмещающими осадочными породами. Мощность коры выветривания от поверхности в этих породах -40-50 м. Скарны при вскрытии интенсивно подвергаются процессам выветривания малопригодны

Комплекс осадочных пород (полускальные породы) Песчаники, алевролиты, аргиллиты, известняки, доломиты, мергели. Переслаивающаяся слоистая толща пород. Породы слабо дислоцированы, в непосредственной близости с породами трубки взрыва сильно раздроблены, трещиноваты. Породы склонны к выветриванию, слагают верхнюю часть борта. малопригодны

шенных земель и землевания малопродуктивных угодий» [5].

Исследования процессов лесовосстановления, в том числе, в результате самовосстановления получили развитие в нашей стране с начала развития ре-культивационных работ, определенных законодательно в 1976 г. Постановлением Совета Министров СССР № 407 «О рекультивации земель...».

Методы и направления лесовосстановления техногенных ландшафтов рассмотрены для объектов добычи разных видов сырья (в т.ч. железорудного), расположенных в различных (в т.ч. горных) условиях и природно-климатических зонах. Возможность естественного лесовосстановления была обоснована и для условий

Западной и Восточной Сибири [6], для различных объектов рекультивации, расположенных за Полярным кругом (Норильск), в степях Хакассии или Тувы, в горной тайге. Установлено, что отвалы разрезов Южного Кузбасса как транспортные, так и бестранспортные могут быть оставлены под самозараста-ние. Нецелесообразность биологической рекультивации установлена и для отвалов угольных месторождений Тувы, зарастающих полупустынными видами местной флоры.

Установлено, что для разных природных зон и типов отвалов темпы естественного лесовосстановления отличаются незначительно, а в некоторых случаях превосходят таковые на зональных почвах. Важнейшим ус-

Таблица 2

Средние показатели агрохимических свойств грунтосмесей

рН волн Сухой остаток С гумуса №илр Р2О5 К2О Приголность лля рекультивации (по ГОСТ 17.5.1.03-86)

% мг/100г

Грунтосмеси с отвалов Рудногорского карьера Малопригодны по физическим и химическим свойствам

7,91- 8,07 0,05- 0,16 - - 0,42- 25,58 0,39- 2,6

Аналоги грунтосмесей из под растительности с отвалов Коршуновского ГОКа

7,12- 8,15 0,16- 0,12 0,75- 1,73 2,28- 1,19 45,42- 12,49 7,24- 4,92

ловием этого является наличие и близость источников обсеменения. Формируются сомкнутые лесные фитоценозы, не требующие активного вмешательства человека для восстановления их продуктивности. Зональный аспект лесовосстановления на нарушенных землях - характерная черта самозарас-тания отвалов вскрышных пород на Урале, в Приамурье, Приморье, на Кольском севере, в Сибири [7-10].

Доказательством перспективности процесса естественного лесовосстановления нарушенных земель Коршуновского ГОКа служат и отработанные площади отвалов Коршуновского карьера. Интенсивное зарастание отвалов экскаваторного типа лесными видами после их частичной планировки и выполаживания откосов признано Комитетом по земельным ресурсам и землеустройству Иркутской области соответствующим естественному состоянию молодых лесов, что позволило передать эти площади в Гослесфонд. Таким образом, главными эколого-биологическими факторами, опреде-ляющими приоритет естественного восстановления нарушенных земель Рудногорского рудника могут быть признаны:

- природно-климатические условия района, включая расположение карьера и всех сопутствующих добыче полезного ископаемого объектов в

окружении лесных массивов Рудногорского лесхоза. Автоотвалы Рудногорского карьера вплотную примыкают к естественным лесным массивам. Первые ярусы действующих отвалов интенсивно зарастают древесными породами;

- относительно благоприятный механический и химический состав пород вскрыши, в которых не выявлено засоления. Отсутствие биогенных компонентов - гумуса и азота объясняется отсутствием их в глубинных слоях Земли. Биологическая активность грунтосмесей будет возрастать при поселении растительности, под влиянием солнечного излучения и увеличения подвижности всех элементов в породах вскрыши, т.е. под влиянием общего круговорота вещества и энергии в биосфере.

Экологическая и экономическая целесообразность создания продуктивных лесов направленным формированием естественно возникающих на нарушенных землях лесных биогеоценозов определяется в первую очередь на техническом этапе рекультивации формированием элементов техногенного ландшафта с благоприятными экологическими параметрами. Поэтому при отсыпке отвалов на конечном контуре необходимо провести планировку их поверхности, обеспечивающую противоэрозионную орга-

низацию территории; проход машин и механизмов для ухода за лесными экосистемами и в последующем для организации и проведения лесозаготовительных работ; равнинно-волнистый рельеф, наиболее благоприятный для закрепления семян и последующего произрастания древеснокустарниковой растительности.

Для улучшения лесорастительных свойств корнеобитаемого слоя целее-сообразно проведение полосного рыхления и мелиорации. Полосное рыхление корнеобитаемого слоя в связи с уплотнением пород при фор-

1. Сень К.М. Особенности технического развития ОАО «Коршуновский ГОК» [Текст]. / Сень К.М. // Горный журнал. -2005. - №3. - С.5-9.

2. Сень К.М. Охрана окружающей среды и рациональное использова -ние природных ресурсов. [Текст] / Сень К.М., Кре-стовникова Г.И. //Горный журнал. - 1995.

- №2. - С.23 - 25.

3. Регламент на биологическую рекультивацию нарушенных земель Рудногорского рудника ОАО «Коршуновского ГОКа. [Текст]. //Отчет ИГД УрО РАН. - Екатеринбург, 2006г. - 70 с.

4. ГОСТ 17.5.1.02 - 85 Охрана природы. Земли. Классификация нарушенных земель для рекультивации. [Текст]. - Введен с 01.01.86 - М., Изд - во стандартов, 1987.

- 16 с.

5. Методические указания на составление проектов рекультивации отработанных нарушенных земель и землевания малопродуктивных угодий. [Текст]. / Утв. Ученым Советом Госагропрома в 1990г.

мировании автоотвалов способствует активизации процесса самозарастания за счет улучшения аэрации, увлажнения и условий закрепления семян при зарастании отвалов, а также возобновлению почвообразовательных процессов на нарушенных территориях. Проведение мелиорации повышенными дозами минеральных удобрений

- наиболее простой, но эффективный способ улучшения рекультивационно-го слоя, сформированного рыхлыми малопригодными породами, каковыми являются грунтосмеси отвалов Рудногорского карьера.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

6. Трофимов С.С. Перспективы рекультивации земель, нарушенных промышленностью, в Западной и Восточной Сибири. [Текст]. / Трофимов С.С. //Проблемы рекультивации земель в СССР.- Новосибирск, «Наука», 1974г. - С.3 - 11.

7. Естественное лесовозобновление и опыт рекультивации на разработках месторождений песков Урала. [Текст] / Лукьянец А. И. //Проблемы создания защитных насаждений в условиях техногенных ландшафтов - Свердловск,1979. - С 119-127.

8. Капелькина Ё.П. Экологические аспекты оптимизации техногенных ландшафтов. [Текст]. - СПб Наука ПРО-ПО,1993. - С. 29-42.

10. Крупская Ё. Т. Охрана и рациональное использование земель на горных предприятиях Приамурья и Приморья. [Текст]. - Хабаровск,1992. - 174 с.

11. Чайкина Г.М., Объедкова В.А. Рекультивация нарушенных земель в горнорудных районах Урала. [Текст]. - Екатеринбург: УрО РАН, 2003. - 266 с. ШИН

— Коротко об авторах-------------------------------------------------------------------

Чайкина Г.М. - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник,

Объедкова В.А. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник,

Антонинова Н.Ю. - младший научный сотрудник,

Институт горного дела Уральского отделения Российской Академии наук.

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 10 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. Е.А. Ельчанинов.