CC BY
97
УДК 622.85:622.882 © А.Т. Лаврененко, Е.А. Моршнев, 2018
Инновационные методы рекультивации отвалов угледобывающих предприятий в криоаридных условиях Средней Сибири
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-10-94-97 -
ЛАВРИНЕНКО Алексей Тимофеевич
Заведующий группой рекультивации земель ФГБНУ Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии,
655132, с. Зеленое, Республика Хакасия,
тел.: +7 (39032) 2-56-09, e-mail: [email protected]
МОРШНЕВ
Евгений Александрович
Инженер-исследователь группы рекультивации земель ФГБНУ Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии,
6550132, с. Зеленое, Республика Хакасия,
тел.: +7 (39032) 2-56-09, e-mail: [email protected]
Статья освещает проблематику рекультивации техногенно нарушенных земель с точки зрения мотивации угледобывающих предприятий к применению новых, региональных, эффективных методов восстановления нарушенных земель в специфических криоаридных условиях юга Средней Сибири. Предлагаются инновационные методы в решении задач технической и биологической рекультивации, основанные на использовании регионального ГОСТа с кратким описанием проектных решений. Аргументируется весь комплекс мероприятий по рекультивации. Даются обоснования снижения издержек на восстановление разрушенных территорий при угледобыче.
Ключевые слова: рекультивация, технозем, экологически эффективные методы, отвал, плодородный слой почвы, очаги разрастания, формирование, инновационные способы восстановления нарушенных земель, дражиро-ванные, корнеобитаемый слой.
ВВЕДЕНИЕ
Территории, разрушенные на глубину сто и более метров в результате ведения горных работ по добыче полезных ископаемых открытым способом, катастрофически изменяют экологию в регионах добычи и требуют экономически обоснованных и экологически эффективных методов и средств для рекультивации отвалов угледобывающих предприятий, особенно в криоаридных условиях Средней Сибири [1].
К сожалению, ГОСТы СССР и СТ СЭВ (Охрана природы. Почвы.), принятые в 1950-е гг., и современные постановления Правительства Российской Федерации на их основе, не учитывают геологические и климатические особенности регионов и научно обоснованные технологии развивающейся отрасли. В экстремальных условиях некоторых регионов они усугубляют глобальность экологической проблемы регионов угледобычи.
Кроме правовых и технологических проблем качественного восстановления разрушенных территорий существуют и нравственные, так как сложившиеся взаимоотношения многочисленных контролирующих органов с угледобывающими предприятиями не всегда идут на пользу населения, волею судьбы оказавшегося с ними по соседству. Это подтверждает публикация статьи на сайте английской организации Coal Action Network с призывом запретить использование российского угля на электростанциях Великобритании из-за того, что его добыча не соответствует европейским нормам сохранения биоразнообразия и местных общин коренных народов [2].
Целью нашей работы является формирование мотивации владельцев угледобывающих предприятий к применению инновационных методов восстановления нарушенных земель.
Достижение цели осуществляется нравственной, экономической и экологической ориентацией всей цепочки управления бизнесом с помощью инновационных технологий на примере ООО «СУЭК-Хакасия».
ОПЕРЕЖАЮЩИЕ НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
РАЗВИВАЮЩЕЙСЯ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В РЕГИОНЕ
Генеральный директор ООО «СУЭК-Хакасия» А.Б. Килин в 2007 г. заключил договор сотрудничества с ФГБУ НИИАП Хакасии на опережающие научные исследования развивающейся угольной промышленности в регионе. Научно обоснованные, инновационные технологии, созданные и опробованные на одном предприятии по лицензионным договорам с авторским надзором внедрены на всех предприятиях компании. Экономическая эффективность инноваций оказалась на два порядка больше затрат на их создание и внедрение.
Снижение затрат на восстановление разрушенных территорий при угледобыче достигнуто за счет:
- обоснованного отказа от снятия, буртования и хранения плодородного слоя почвы (ПСП), который используется в смеси с подстилающими породами для создания кор-необитаемого слоя, при их одновременном снятии, транспортировке и распределении на поверхности отвалов [3];
- снижения лимитирующего фактора по влаге путем концентрации осадков со всей поверхности отвала в очаги разрастания (впадины, понижения, борозды) [4];
- очаговой технологии биологической рекультивации, отличающейся тем, что посадку и посев проводят локаль-
но во впадины поверхности, понижения или борозды на 26-50% поверхности отвалов [5];
- формирования отвалов в процессе отсыпки вскрышных пород по заданным проектом параметрам, без выпо-лаживания поверхности [6, 7].
На первом этапе формирования отвалов проводят расчет площади и выбор технологии отсыпки внешнего отвала, который в свою очередь начинается с расчета объема отвальных пород, с учетом коэффициента разрыхления, до периода начала формирования внутреннего отвала, по заданной геометрии террасированного отвала, что дает возможность определить площадь первой террасы и количество террас внешнего отвала, исходя из заданной площади террасы и высоты снизу вверх [8]. Внешний отвал спланировать так, чтобы он стал продолжением внутреннего отвала, имея при этом профиль внешнего отвала с увеличением фронта.
Материал ПСП, снятый с расчетной площади внешнего отвала, необходимо использовать для увеличения мощности корнеобитаемого слоя по периметру отвала, на ширину 12 м трехрядной лесополосы, для создания (очага) разрастания на первый ярус и последующие террасы отвала [9]. Это дает возможность начать биологическую рекультивацию в начале строительства угледобывающего предприятия, создав очаг разрастания на последующие, формируемые в процессе отработки разреза, террасы отвала.
Схема формирования внешнего и внутреннего отвалов:
1,2,3,4,5 - вскрышные породы; 6 - вмещающие аргиллиты; 7 - уголь
ПСП и ППС
Последующие ярусы отвала отсыпают меньшей площадью с учетом площади террас и технологических дорог. На все поверхности отвала, по мере их валовой отсыпки, наносят корнеобитаемый слой гумусо-аккумулятивного технозема. С этой целью первый вскрышной уступ снимают экскаватором или другими механизмами с погрузкой на транспортные средства или подачей на поверхность отвала другими способами. В процессе погрузки, разгрузки и переэкскавации вскрыши первого уступа на поверхность отвалов происходит интенсивное перемешивание верхнего плодородного слоя почвы и подстилающих пород (см. рисунок). Корнеобитаемый слой отвалов, созданный таким способом, насыщен на всю толщину органо-минеральным (почвенным) комплексом [3].
В процессе биологической рекультивации посев и посадку древесно-кустарниковых пород и трав нужно проводить очагами в борозды и в понижения частично выпо-ложенных поверхностей отвала.
Расчет площади очагов разрастания на террасах отвала для посадки и посева древесно-кустарниковых пород и трав производить исходя из количества осадков. Так, при наличии осадков 270 мм в год необходимо собрать осадки со всей площади в очаги разрастания, создав на поверхности отвала впадины и понижения, площадь которых будет составлять 0,26 и 0,56 этой площади.
Посадку на вновь отсыпанных отвалах и частично спланированных площадях следует начинать после усадки и стабилизации поверхности. При рыхлом состоянии грунта отвалов (менее 20 кг/кв. см) дополнительное рыхление перед посадкой можно не проводить.
Для биологической рекультивации на горных отвалах использовали в качестве посадочного материала саженцы или сеянцы, выращенные в посевном отделении питомника (постоянная специализированная группа рекультивации ООО «СУЭК-Хакасия», КФХ В.Н. Кудашов (тел: 8 (961) 742-42-24, e-mail: [email protected]) в специальных горшках-контейнерах (кассетах) с использованием биопрепарата «Байкал - ЭМ 1» [10]. Прижившиеся саженцы высаживаются на отвалах рядовым способом по схеме: 1,5-1,8x0,8-1,1 м (5 тыс. шт./га).
При формировании лесополосы на уступах по периметру следует придерживаться ширины 12 м, насаждения должны состоять из: первый ряд - вяз мелколистный (Ulmus parvifolia Jacq); второй ряд - береза повислая (Betula pendula Roth); третий ряд - сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Расстояние между деревьями в рядах - 5x6 м.
Преимущество использования саженцев с закрытой корневой системой заключается в:
- отсутствии риска нарушения корневой системы при пересадке;
- возможности производить посадку в оптимальные по увлажнению сроки;
- отличной приживаемости саженцев - 90-98%;
- сокращении сроков выращивания посадочного материала в два раза (в открытом грунте саженцы до стандартной высоты в 12 см растут 3 года, в теплицах - всего 1 год);
- микробиологическое освоение корнеобитаемого слоя отвалов идет вместе с ростом корней.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, научно обоснованные инновационные методы рекультивации отвалов угледобывающих предприятий в криоаридных условиях Средней Сибири, включенные в ГОСТ Р № 57446-2017 [11], дают возможность проектировать и получать экспертную оценку создания и развития экологически и экономически эффективных горных предприятий. Однако инновационные методы являются интеллектуальной собственностью и попадают под действие статьи 1229 ГК РФ.
Список литературы
1. Государственные доклады о состоянии окружающей среды Республики Хакасия в Правительство Республики Хакасия, 2000-2014 гг. [Электронный ресурс]. URL: https://M9.ru/authorities/mimstry-of-mdustry-and-natural-resources-of-the-republic-of-khakassia/docs/290/ (дата обращения: 15.09.2018).
2. Копылов А.И., Манаков Ю.А., Куприянов А.Н. Развитие угледобычи и проблемы сохранения экосистем в Кузбассе. // Уголь. 2017. № 3. С. 74. URL: http://www.ugolinfo.ru/ Free/032017.pdf (дата обращения: 15.09.2018).
3. Способ формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов, образованных открытой разработкой полезных ископаемых, для биологической рекультивации / А.Т. Лавриненко, В.А. Андроханов: пат. 2478165 Российская Федерация. МПК E 21 C 41/32 (2006.01). Заявитель и патентообладатель Лавриненко А.Т., Андроханов В.А. № 2011127273/03; заявл. 01.07.2011; опубл. 27.03.2013. Бюл. № 9. 4 с.
4. Способ формирования и подготовки внешних отвалов и карьерных выемок для биологической рекультивации / А.Т. Лавриненко: пат. 2359127 Российская Федерация. МПК E 21 C 41/32 (2006.01). Заявитель и патентообладатель ГНУ Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии СО Россельхозакадемии (RU). № 2007108870/03; заявл. 09.03.2007; опубл. 20.06.2009. Бюл. № 17. 5 с.
5. Очаговый способ рекультивации горных отвалов / А.Т. Лавриненко: пат. 2343286 Российская Федерация. МПК E 21C 41/32 (2006.01). Заявитель и патентообладатель ГНУ Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии СО РАСХН (RU). № 2007117479/03; заявл. 10.05.2007; опубл. 10.01.2009. Бюл. № 1. 4 с.
6. Способ формирования отвалов для технической рекультивации при открытой разработке карьеров / А.Т. Лавриненко: пат. 2388912 Российская Федерация. МПК E 21C 41/32 (2006.01). Заявитель и патентообладатель ГНУ Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии СО РАСХН (RU). № 2008131248/03; заявл. 28.07.2008; опубл. 10.05.2010. Бюл. № 13. 4 с.
7. Способ биологической рекультивации горных отвалов / Л.С. Галенковская, В.Н. Кудашов, А.Т. Лавриненко, Д.Д. Новак, О.С. Сафронова, И.Н. Евсеева: пат. 2498069 Российская Федерация. МПК E 21C 41/32 (2006.01). Заявитель и патентообладатель Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии Россельхозакадемии (RU). № 2009103505/03; заявл. 02.02.2009; опубл. 10.11.2013. Бюл. № 31. 3 с.
8. Методические рекомендации «Рекультивация земель, нарушенных угледобывающими предприятиями респу-
блики Хакасия» / А.Т. Лавриненко, Е.А. Моршнев, О.С. Саф-ронова, И.Н. Евсеева и др. Новосибирск: Издательство Окарина, 2016. 40 с.
9. Куприянов А.Н., Манаков Ю.А., Баранник Л.П. Восстановление экосистем на отвалах горнодобывающей промышленности Кузбасса. Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 2010. 160 с.
10. Использование ЭМ-технологий для рекультивации техногенных ландшафтов на угольных разрезах Красноярского края / В.А. Андроханов, А.Т. Лавриненко, А.А. Новицкий, Н.М. Колычев и др. // Вестник кадровой политики, аграрного образования и инноваций. 2013. № 1-3. С. 51-58.
11. ГОСТ Р 57446-2017. «Наилучшие доступные технологии. Рекультивация нарушенных земель и земельных участков. Восстановление биологического разнообразия», утвержденный и введенный в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 апреля 2017 г. № 283-ст.», п.11.5.2, п.11.5.2.12.
12. Андроханов В.А., Лавриненко А.Т. Ускорение процессов рекультивации техногенных ландшафтов на угольных предприятиях КАТЭКа и Хакасии // Уголь. 2012. № 7. С. 6266. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/072012.pdf (дата обращения 15.09.2018).
ECOLOGY
UDC 622.85:622.882 © A.T. Lavrinenko, E.A. Morshnev, 2018
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 10, Pp. 94-97 Title
INNOVATIVE METHODS OF RECULTIVATION OF DUMPS OF COAL-MINING ENTERPRISES IN CRYOARID CONDITIONS OF MIDDLE SIBERIA
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-10-94-97
Authors
Lavrinenko A.T.1, Morshnev E.A.1
' "Scientific-Research Institute of Agrarian Problems of Khakassia" FSBI, Zelenoe village, 655132, Republic of Khakassia, Russian Federation
Authors' Information
Lavrinenko A.T., Manager Group of recultivation lands, tel.: +7 (39032) 2-56-09, e-mail: [email protected] Morshnev E.A., Research engineer Group of recultivation lands, tel.: +7 (39032) 2-56-09, e-mail: [email protected]
Abstract
Article lights a recultivation perspective technogenically disturbed of the broken lands from the point of view of motivation of the coal-mining enterprises to application of new, regional, efficient methods of restitution of the broken lands in specific cryoarid conditions of the South of Middle Siberia. The innovative methods in problem solving of technical and biological re-cultivation based on use of regional state standard specification with the short description of design decisions are offered. All complex of actions for recultivation is reasoned. Justifications on decrease in costs for restitution of the destroyed territories at coal mining are given.
Keywords
Recultivation, Techno-earth, Ecologically efficient methods, Dump, FSL, Growth centers, Formation, Way, Innovative, Dragee, Root layer.
References
1. Gosudarstvennye doklady o sostoyanii okruzhayushchey sredy Respubliki Khakasiya v Pravitelstvo Respubliki Khakasiya 2000-2014 gg [State reports on environmental health of the Republic of Khakassia to the Government of the Republic of Khakassia], 2000-2014. [Web-site]. Available at: https://r-19.ru/ authorities/ministry-of-industry-and-natural-resources-of-the-republic-of-khakassia/docs/290/ (accessed 15.09.2018).
2. Kopytov A.I., Manakov Yu.A. & Kupriyanov A.N. Razvitie ugledobychi i prob-lemy sokhraneniya ekosistem v Kuzbasse [Coal mining and issued of ecosystem preservation in Kuzbass]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, No. 3, p. 74. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/032017.pdf (accessed 15.09.20183. Lavrinenko A.T. & Androhanov V.A. Sposob formirovaniya korneobitaemogo sloya poverkhnosti otvalov obrazovannykh otkrytoy razrabotkoy poleznykh isko-paemykh dlya biologicheskoy rekultivatsii [Method of forming root habitable layer on the surface of opencast coal mine dumps for biological recultivation]. Patent 2478165 Russian Federation, MPK E 21 C 41/32 (2006.01). Applicant and patent holder Lavrinenko A.T., Androhanov V.A., No. 2011127273/03; application date 01.07.2011; publication date 27.03.2013, Bul. No. 9, 4 p.
4. Lavrinenko A.T. Sposob formirovaniya i podgotovki vneshnikh otvalov i kar-ernykh vyemok dlya biologicheskoy rekultivatsii [The way of formation and preparation of external dumps and mining excavations for biological recul-tivation]. Patent 2359127 Russian Federation, MPK E 21 C 41/32 (2006.01). Applicant and patent holder State Scientific Research Institute of Agrarian Problems of Khakassia, Siberian Branch of the Russian Academy of Agricultural Sciences (RU), No. 2007108870/03; application date 09.03.2007; publication date 20.06.2009, Bul. No. 17, 5 p.
5. Lavrinenko A.T. Ochagovyy sposob rekultivatsiigornykh otvalov [Focal method of mining dumps reclamation]. Patent 2343286 Russian Federation, MPK E 21C 41/32 (2006.01). Applicant and patent holder State Scientific Research Institute of Agrarian Problems of Khakassia, Siberian Branch of the Russian Academy of Agricultural Sciences (RU), No. 2007117479/03; application date 10.05.2007; publication date 10.01.2009, Bul. No. 1, 4 p.
6. Lavrinen ko A.T. Sposob formirovaniya otvalov dlya tekhnicheskoy rekultivatsii pri otkrytoy razrabotke karerov [Method of forming dumps for technical reclamation in open quarrying]. Patent 2388912 Russian Federation, MPK E 21C 41/32 (2006.01). Applicant and patent holder State Scientific Research Institute of Agrarian Problems of Khakassia, Siberian Branch of the Russian Academy of Agricultural Sciences (RU), No. 2008131248/03; application date 28.07.2008; publication date 10.05.2010, Bul. No. 13, 4 p.
7. Galenkovskaya L.S., Kudashov V.N., Lavrinenko A.T., Novak D.D., Safronova O.S. & Evseeva I.N. Sposob biologicheskoy rekultivatsii gornykh otvalov [Method of biological recultivation of mining dumps]. Patent 2498069 Russian Federation, MPK E 21C 41/32 (2006.01). Applicant and patent holder State Scientific Research Institute of Agrarian Problems of Khakassia, Siberian Branch of the Russian Academy of Agricultural Sciences (RU), No. 2009103505/03; application date 02.02.2009; publication date 10.11.2013, Bul. No. 31, 3 p.
8. Lavrinenko A.T., Morshnev E.A., Safronova O.S., Evseeva I.N. et al. Metod-icheskie rekomendatsii "Rekultivatsiya zemel narushennykh ugledobyvayush-chimi predpriyatiyami respubliki Khakasiya" [Methodical recommendations "Reclamation of lands disturbed by coal-mining enterprises of the Republic of Khakassia"]. Novosibirsk, Okarina Publ., 2016, 40 p.
9. Kupriyanov A.N., Manakov Yu.A. & Barannik L.P. Vosstanovlenie ekosistem na otvalakh gornodobyvayushchey promyshlennosti Kuzbassa [Restoration of ecosystems on Kuzbass mining dumps]. Novosibirsk, Akademicheskoe izdatelstvo Geo Publ., 2010. 160 p.
10. Androkhanov V.A., Lavrinenko A.T., Novitskiy A.A., Kolychev N.M. et al. Ispolzovanie EM-tekhnologiy dlya rekultivatsii tekhnogennykh landshaftov na ugolnykh razrezakh Krasnoyarskogo kraya [Use of EM technologies for reclamation of man-made landscapes on coal mines of the Krasnoyarsk Territory]. Vestnik Kadrovoy Politiki, Agrarnogo Obrazovaniya i Innovaciy- Bulletin of HR Policy, Agrarian Education and Innovations, 2013. No. 1-3, Pp. 51-58.
11. GOST R 57446-2017 "Nailuchshie dostupnye tekhnologii. Rekultivatsiya narushennykh zemel i zemelnykh uchastkov. Vosstanovlenie biologicheskogo raznoobraziya" [Best available techniques. Disturbed lands reclamation. Restoration of biological diversity]. Approved and enforced by the Order of the Federal Agency for Technical Regulation and Metrology dd. April 18, 2017, No. 283 - st., Section 11.5.2, Section 11.5.2.12.
12. Androkhanov V.A. & Lavrinenko A.T. Uskorenie processov rekul'tivacii tehnogennyh landshaftov na ugol'nyh predprijatijah KATJeKa i Hakasii [Acceleration of processes of a recultivation of technogenic landscapes at coal enterprises KATEK and Khakasia]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2012, No. 7, Pp. 62-66. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/072012.pdf (accessed 15.09.2018).
