CC BY
28
Оригинальная статья
УДК 622.85:622.33:622.271:550.814 © Коллектив авторов, 2020
Информационное обеспечение дистанционного мониторинга экологии нарушенных земель угольными разрезами на Южном Урале
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-9-72-75
ЗЕНЬКОВ И.В.
доктор техн. наук, профессор,
магистрант Сибирского федерального университета, профессор Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, инженер Федерального исследовательского центра информационных и вычислительных технологий, 660041, г. Красноярск, Россия, e-mail: [email protected]
НЕФЕДОВ Б.Н.
канд. техн. наук, директор Бердского филиала Федерального исследовательского центра информационных и вычислительных технологий, 663010, г. Бердск, Россия
АНИЩЕНКО Ю.А.
канд. экон. наук,
доцент Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, 660037, г. Красноярск, Россия
ГИЛЬЦ Н.Е.
канд. экон. наук,
доцент Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М. Ф. Решетнёва, 660037, г. Красноярск, Россия
СТУКОВА О.О.
магистрант Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, 660037, г. Красноярск, Россия
ВОКИН В.Н.
канд. техн. наук,
профессор Сибирского федерального университета, 660041, г. Красноярск, Россия
КИРЮШИНА Е.В.
канд. техн. наук,
доцент Сибирского федерального университета, 660041, г. Красноярск, Россия
СКОРНЯКОВА С.Н.
ассистент Сибирского федерального университета, 660041, г. Красноярск, Россия
В статье представлены результаты оценки экологического состояния земель, нарушенных при разработке Еманжелинско-го угольного месторождения в Челябинской области. В ходе исследований установлено, что экологически приемлемое восстановление растительного покрова на территории горнопромышленного ландшафта произошло исключительно за счет природных процессов его самовосстановления. Ключевые слова: Еманжелинскоеугольное месторождение, Южный Урал, угольные разрезы, породные отвалы, нарушенные земли, растительные экосистемы, дистанционное зондирование Земли.
Для цитирования: Информационное обеспечение дистанционного мониторинга экологии нарушенных земель угольными разрезами на Южном Урале / И.В. Зеньков, Б.Н. Нефедов, Ю.А. Анищенко и др. // Уголь. 2020. № 9. С. 72-75. 001: 10.18796/0041-5790-2020-9-72-75.
ВВЕДЕНИЕ
В Российской Федерации Еманжелинское угольное месторождение, запасы которого частично отработаны открытым способом, находится в Челябинской области, в 27-51 км на юг от областного центра г. Челябинска, вблизи г. Еманжелинска и пос. Красногорский (рис. 1). Комбинированная разработка месторождения началась в 1931 г., а начало масштабным горным работам было положено в послевоенный период. Месторождение разрабатывалось пятью карьерами с условной нумерацией № № 1, 2, 3, 4, 5. Последние запасы угля были отработаны в период с 1997 по 2002 г., после чего добыча угля открытым способом была полностью остановлена из-за невозможности перекрыть затраты на добычу угля доходами от его реализации.
За долголетний период ведения горных работ на этом месторождении образован горнопромышленный ландшафт в виде пяти карьеров, полностью (карьер № 1) или частично (карьеры № № 2, 3, 4, 5) заполненных водой, и девяти внешних породных отвалов (1-9). Горно-геологическое строение угленасыщенных участков месторождения обусловило разноску бортов карьеров в ходе добычи угля и размещение вскрышных пород во внешних отвалах. Добыча угля на разрозненных участках месторождения осуществлялась более 60 лет и была прекращена 20 лет назад, поэтому на
Рис. 1. Фрагменты космоснимков с объектами горнопромышленного ландшафта на Еманжелинском угольном месторождении (2019 г.)
территории сформированного горнопромышленного ландшафта проведение исследования самовосстановления экосистемы является актуальной научной задачей.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Как известно, территории природных ландшафтов, на которых производятся горные работы, существенно трансформируются. Уровни таких трансформаций и последующее восстановление экосистем на землях, нарушенных деятельностью горнодобывающих предприятий, всегда находятся в поле зрения экологов как в нашей стране, так и за рубежом. Оценке восстановления экологии на территориях с техногенными нарушениями со стороны горнодобывающей промышленности посвящено множество работ, в том числе представленных в [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]. Вместе с тем, как показал анализ научных исследований, в специальной литературе отсутствуют работы по оценке экологического состояния горнопромышленных ландшафтов, образованных в ходе разработки Еманжелин-ского угольного месторождения в Челябинской области.
Обзор архива космоснимков высокого разрешения представил временные периоды производства и даты окончания открытых горных работ в карьерах на исследуемом угольном месторождении. Горные работы в карьере № 1 были остановлены в середине 1970-х годов. В настоящее время карьерная выемка полностью заполнена водой, а в ее северо-восточном секторе более 15 лет функционирует рыбное хозяйство. В юго-восточном секторе береговой линии размещена база отдыха из пяти домиков. В 420 м от них находится здание аэроклуба, в собственности которого находятся два одномоторных самолета. На северо-восток от здания обустроен ы две взаимопересекающиеся взлетно-посадочные полосы протяженностью 700 м каждая. Все недвижимые объекты аэроклуба расположены на гидроотвале, намыв которого прекращен в начале 2000-х годов (объект 1, см. рис. 1). Это направление использования земель, нарушенных в ходе открытой угледобычи, является, пожалуй, единственным и уникальным на территории России, хотя подобные решения в более масштабном
формате реализованы в восточных регионах Германии на отработанных угольных месторождениях.
Горные работы в других карьерах окончены в период с 1997 по 2002 г. К настоящему времени в них продолжается формирование техногенных водоемов. В этот же период закончена отсыпка внешних породных отвалов. Отметим, что породные гидроотвалы 1, 4, 6 и 8 сформированы в ходе гидромониторной разработки верхнего уступа карьеров. Отвалы 2 и 9 отсыпаны с использованием экскаваторов ЭКГ-5 и железнодорожного транспорта на вывозке вскрышных пород из карьеров. Остальные отвалы отсыпаны с применением карьерных автосамосвалов. На момент окончания горных работ общая площадь всех нарушенных земель составила 1832,9 га.
В исследовании формирования экосистемы на территории горнопромышленного ландшафта были использованы результаты дистанционного мониторинга, размещенные на официальных сайтах: Global Land Cover Facility (GLCF); United States Geological Survey (USGS).
Общая площадь карьерных выемок равна 513,1 га. В них находятся пять водоемов, зеркало которых составляет 181,5 га. Общая площадь внешних отвалов равна 1319,8 га. На их поверхности два локальных водоема занимают 0,7 га. Структура горнопромышленного ландшафта с шестью классами, установленными по результатам космической съемки, представлена на рис. 2.
Участки без растительного покрова общей площадью 60 га находятся на нерабочих бортах в отработанных карьерах. Аналогичные участки на породных отвалах занимают площадь 22,7 га. Значительная часть (38%) травянистой растительности находится на поверхности гидроотвалов, на 100% покрытых растительным покровом. В ходе исследований также было установлено, что на нерабочих бортах карьеров и на поверхности внешних отвалов сформированы многочисленные участки с хорошо развитым смешанным лесом. Этот вид растительного покрова занимает 18,2% от общей площади нарушенных земель. Смешанный лес (береза, сосна и другие) появился на объектах горнопромышленного ландшафта (карьеры и отвалы) в результате ветрового переноса семян, снабженных
□ участии рэстнпушюг} айфОМ, га
□ техногенные водоемы, та
□ участки щанианнын лесом, га
□ учклки с трвмнвс70-*усгар«нюо«ой рктнтепыютыо, га
в у части с траиминсюй нгеплсктью, га
□ учасгки С при лшкими восстановления рил и гИльими пикрина, [41
Рис. 2. Структура нарушенных земель и восстановленной экосистемы на территории горнопромышленного ландшафта, образованного в ходе разработки Еманжелинского угольного месторождения в 2020 г.
крыльчаткой, из лесов, находящихся в естественном природном состоянии вблизи территорий с остановленными горными работами. Весьма позитивным обстоятельством считаем формирование кустарниковой растительности, служащей своеобразной нишей для обитания многочисленных пернатых и мелких животных.
В целом, коэффициент восстановления растительной экосистемы, рассчитанный исходя из площади «сухой» части нарушенных земель, находится на очень высоком уровне - 0,95.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам дистанционного мониторинга исследуемой территории горнопромышленного ландшафта на Еманжелинском угольном месторождении выявлена высокая эффективность природных процессов восстановления экосистемы. По нашей оценке, этому способствуют природно-климатические характеристики географиче-
ской зоны, на территории которой находятся участки отработанного месторождения. Внешние породные отвалы, несмотря на незначительный период времени, прошедший после окончания их отсыпки, можно считать индикаторными с позиции восстановления на них всех видов растительного покрова.
Список литературы
1. Сафронова О.С., Ламанова Т.Г., Шеремет Н.В. Результаты исследования естественного восстановления растительного покрова на вскрышных отвалах, возникших в 1990-е годы в Республике Хакасия // Уголь. 2018. № 7. С. 68-71. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-7-68-71.
2. Харионовский А.А., Франк Е.Я. Обоснование горнотехнической рекультивации в целях лесовосстановления на Крутокачинском щебеночном карьере // Уголь. 2018. № 4. С. 75-77. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-4-75-77.
3. Remote sensing for restoration planning: how the big picture can inform stakeholders / Susan Cordell, Erin J. Questad, Gregory P. Asner et al. // Restoration Ecology. 2017. Vol. 25(2). Р. 147-154.
4. Plant response to biochar, compost, and mycorrhizal fungal amendments in post-mine sandpits / Brian M. Ohsowski, Kari Dunfield, John N. Klironomos et al. // Restoration Ecology. 2018. Vol. 26. Р. 63-72.
5. DNA metabarcoding - new approach to fauna monitoring in mine site restoration / Kristen Fernandes, Mieke van der Heyde, Michael Bunce et al. // Restoration Ecology. 2018. Vol. 26. Iss. 6. Р. 1098-1107.
6. Jessie Lanterman, Karen Goodell. Bumble bee colony growth and reproduction on reclaimed surface coal mines // Restoration Ecology. 2018. Vol. 26. Р. 183-194.
7. Spatially balanced sampling and ground-level imagery for vegetation monitoring on reclaimed well pads / Michael F. Curran, Samuel E. Cox, Timothy J. Robinson et al. // Restoration Ecology. 2019. Vol. 27. Р. 974-980.
8. Amalesh Dhar, Philip G. Comeau, Robert Vassov. Effects of cover soil stockpiling on plant community development following reclamation of oil sands sites in Alberta // Restoration Ecology. 2019. Vol. 27. Р. 352-360.
9. Ecohydrological gradients and their restoration on the periphery of extracted peatlands / Stéphanie Lefebvre-Ruel, Sylvain Jutras, Daniel Campbell // Restoration Ecology. 2019. Vol. 27. Р. 782-792.
ECOLOGY
Original Paper
UDC 622.85:622.33:622.271:550.814 © Collective of authors, 2020
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, № 9, pp. 72-75 DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-9-72-75
Title
INFORMATION SUPPORT FOR REMOTE MONITORING OF ENVIRONMENTAL SITUATION ON LANDS AFFECTED BY OPEN-PIT COAL MINES IN SOUTHERN URALS
Authors
Zenkov I.V.1 2, 3, Nefedov B.N.4, Anishenko Yu.A.2, Gilts N.E.2, Stukova O.O.2, Vokin V.N.1, Kiryushina E.V.1, Scornyakova S.N.1
1 Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
2 Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
3 Federal Research Center for Information and Computational Technologies, Novosibirsk, 630090, Russian Federation
4 Branch of Federal Research Center for Information and Computational Technologies, Berdsk, 663010, Russian Federation
Authors' Information
Zenkov I.V., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Undergraduate
e-mail: [email protected]
Nefedov B.N., PhD (Engineering), Director
Anishenko Yu.A., PhD (Economic), Associate Professor
Gilts N.E., PhD (Economic), Associate Professor
Stukova O.O., Undergraduate
Vokin V.N., PhD (Engineering), Professor
Kiryushina E.V., PhD (Engineering), Associate Professor
Scornyakova S.N., Assistant
Abstract
The paper presents the results of environmental condition assessment of lands disturbed during the development of the Yemanzhelinskoe coal deposit in the Chelyabinsk Region. The research helped to determine that the environmentally acceptable restoration of the vegetation cover on the territory of the mining landscape took place exclusively due to the natural processes of self-recovery.
Keywords
Yemanzhelinskoe coal deposit, Southern Urals, Coal strip mines, Rock dumps, Disturbed lands, Plant ecosystems, Remote sensing of the Earth.
References
1. Safronova O.S., Lamanova T.G. & Sheremet N.V. The results of the study of natural regeneration of vegetation cover on overburden dumps in the Republic of Khakassia, which emerged in the 90-years of the twentieth century. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, No. 7, pp. 68-71. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2018-7-68-71.
2. Kharionovsky A.A. & Frank E.Ya. Validation of the technology of mine technical reclamation for the purpose of reforestation in the Krutokachinskiy ballast quarry. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 4, pp. 75-77. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2018-4-75-77.
3. Susan Cordell, Erin J. Questad, Gregory P. Asner et al. Remote sensing for restoration planning: how the big picture can inform stakeholders. Restoration Ecology, 2017, Vol. 25(2), pp. 147-154.
4. Brian M. Ohsowski, Kari Dunfield, John N. Klironomos et al. Plant response to biochar, compost, and mycorrhizal fungal amendments in post-mine sandpits. Restoration Ecology, 2018, Vol. 26, pp. 63-72.
5. Kristen Fernandes, Mieke van der Heyde, Michael Bunce et al. DNA me-tabarcoding - new approach to fauna monitoring in mine site restoration. Restoration Ecology, 2018, Vol. 26, Iss. 6, pp. 1098-1107.
6. Jessie Lanterman & Karen Goodell. Bumble bee colony growth and reproduction on reclaimed surface coal mines. Restoration Ecology, 2018, Vol. 26, pp. 183-194.
7. Michael F. Curran, Samuel E. Cox, Timothy J. Robinson et al. Spatially balanced sampling and ground-level imagery for vegetation monitoring on reclaimed well pads. Restoration Ecology, 2019, Vol. 27, pp. 974-980.
8. Amalesh Dhar, Philip G. Comeau & Robert Vassov Effects of cover soil stockpiling on plant community development following reclamation of oil sands sites in Alberta. Restoration Ecology, 2019, Vol. 27, pp. 352-360.
9. Stéphanie Lefebvre-Ruel, Sylvain Jutras & Daniel Campbell Ecohydrologi-cal gradients and their restoration on the periphery of extracted peatlands. Restoration Ecology, 2019, Vol. 27, pp. 782-792.
For citation
Zenkov I.V., Nefedov B.N., Anishenko Yu.A., Gilts N.E., Stukova O.O., Vokin V.N., Kiryushina E.V. & Scornyakova S.N. Information support for remote monitoring of environmental situation on lands affected by open-pit coal mines in Southern Urals. Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, No. 9, pp. 72-75. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2020-9-72-75.
Paper info
Received May27,2020 Reviewed June 15,2020 Accepted August 12,2020
Музеи трудовой славы СУЭК пополнились новыми экспонатами
Музеи трудовой славы красноярских предприятий Сибирской угольной энергетической компании накануне Дня шахтера пополнились новыми экспонатами. Они стали подарком угольщикам к профессиональному празднику от Красноярской территориальной организации Росуглепрофа.
Исторические материалы были переданы в музеи Назаровского и Березовского разрезов. Это увесистые альбомы с фотографиями из многогранной жизни коллективов угольщиков: от трудовых будней до досуго-вой деятельности - работы вокальных и театральных кружков, самодеятельных постановок, проводов зимы и, конечно, празднования Дня шахтера. Черно-белые архивные снимки относятся к 70-80-м годам прошлого столетия.
«Такие артефакты не должны пылиться на полках, -выразил уверенность председатель красноярского тер-кома Росуглепрофа Олег Килин, передавая уникальные фотоальбомы. - Сохранять историю предприятий, ставших «вторым домом» для тысяч преданных горняцкой профессии жителей Назарово и Шарыпово, уважать достижения предшественников, беречь традиции - наше общее дело и долг перед поколениями».
СУЭК
СИБИРСКАЯ УГОЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ
Альбомы, по словам представителей предприятий, стали хорошими подарками не только ко Дню шахтера, но и к юбилейным датам: Назаровский разрез сейчас как раз готовит экспозицию к своему 70-летию, которое отметит в 2021 г., а Березовский разрез на протяжении всего текущего года празднует 45-летие. При участии трудовых отрядов СУЭК предприятия также помогают формировать фонды для новых выставок в городских музеях, они откроются в следующем году и будут посвящены юбилеям шахтерских городов: Назарово исполнится 60, Шарыпово - 40 лет.
Добавим, что сохранению истории и традиций в СУЭК уделяют самое пристальное внимание. В Красноярском крае Музеи трудовой славы действуют на всех без исключения предприятиях, ежегодно их посещают сотни человек - гости угольных разрезов, партнеры, ветераны, школьники и даже воспитанники детских садов.
Кроме традиционных выставочных экспозиций в шахтерской столице края - г. Бородино создан первый и единственный в регионе Музей истории Бородинского разреза под открытым небом. Промышленное развитие авторы идеи представили в необычной форме -с помощью арт-объектов.
