Оценка современных подходов к охране земной поверхности и недр при подземном строительстве Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Е.Ю. Куликова, 2002

УДК 624:521

Е.Ю. Куликова

ОЦЕНКА СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К ОХРАНЕ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И НЕДР ПРИ ПОДЗЕМНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Формирование экологически

безопасных технологических приемов при строительстве подземных объектов начинают с подготовки строительной площадки под строительство.

Горно-строительные площадки могут располагаться:

• вдоль всей трассы подземного объекта (при открытых способах ведения работ),

• над шахтным стволом или наклонным ходом (при закрытых способах);

• в месте опускания колодца (при опускном способе).

Размеры и очертания в плане строительной площадки определяются условиями планировки и застройки данного района города, особенностями движения городского транспорта. Все временные здания и сооружения на строительной площадке следует размещать с учетом минимальных нарушений окружающей среды, соблюдения санитарных, противопожарных требований и сохранения систем городского хозяйства.

Учитывая ограниченные возможности отвода городской территории, на строительных площадках целесообразно размещать минимальное количество временных зданий. Большинство бытовых помещений (контора, душкомбинат, медпункт и т.п.) могут располагаться в арендуемых на время строительства ближайших зданиях. Во избежание необходимости устройства складов, бетонных и растворных узлов на стройплощадке необходимо, по возможности, осуществлять централизованную доставку материалов и элементов конструкций. При размещении строительной площадки на территории скверов и парков необходимо осуществлять пересадку деревьев и кустарников с последующей рекультивацией растительного слоя грунта и зеленых насаждений

(биологическая рекультивация) после ликвидации горно-строительной площадки.

Снизить загрязнение дождевыми стоками со стройплощадок можно за счет надлежащей организацией заправки ГСМ, контроля за заменой отработанных масел, устройства простейших отстойников с маслоуловителями.

Основная задача восстановления окружающей среды, нарушенной горно-строительными работами, заключается в вовлечении нарушенных земель в хозяйственное или культурное использование путем создания экологически сбалансированной системы, представляющей экономическую и эстетическую ценность. В эту задачу входит также охрана сопредельных территорий от вредного влияния горно-строительных работ при сооружении коммунальных тоннелей.

Этого можно достичь за счет применения системы мероприятий, предусматривающих сохранение, улучшение и направленное изменение земельных массивов. Подобные мероприятия могут быть объединены в две группы:

1. предупреждение и сокращение площади нарушаемых подземным строительством земель путем рационального размещения горностроительных площадок и различных сооружений, совершенствования технологии подземного строительства, в том числе утилизации образующихся в процессе строительства выработок отходов, устранения загрязнения почв и т.п.;

2. восстановление ландшафта -возвращение ландшафту утраченных им свойств и функций или преобразование ландшафта путем придания ему новых функций;

3. восстановление свойств недр, нарушенных при коммунальном подземном строительстве.

Восстановление нарушенных земель, или их рекультивацию, в на-

стоящее время связывают главным образом с открытым способом ведения работ, наиболее заметно разрушающим окружающую среду. При подземном способе удельный вес ре-культивационных работ ниже.

При постановке задач рекультивации нарушенных земель необходимо, прежде всего, учитывать факторы, определяющие возможность восстановления земель: рельеф местности, литологию, гидрогеологический и водный режимы, климатические условия. На первом этапе необходимо выполнение следующих условий:

1) до начала горно-строительных работ всестороннее изучение состава почвенного слоя и нижележащих пород; технологическую и календарную увязку снятия почвенного слоя с этими породами;

2) выбор места и способа хранения снимаемой с разрабатываемого поля почвы;

3) изучение гидрологии района горно-строительных работ и выбор наиболее эффективных методов дренажа разрабатываемого поля;

4) определение количества выпадающих осадков, их распределение по временам года; проведение метеорологических наблюдений, определение мер борьбы с возможными последствиями ливневых дождей;

5) изучение климата района горностроительных работ; постоянный контроль за состоянием воздушной среды и за естественными источниками пы-леобразования;

6) обоснование наиболее целесообразного использования земель после завершения коммунального подземного строительства;

7) изучение экологии района, подверженного влиянию горностроительных работ, а также образа жизни местного населения; выбор наиболее подходящей техники для производств рекультивационных работ;

8) извещение археологов о времени начала горных работ.

Важным моментом является осуществление глубокой рекультивации, направленной на восстановление режима движения подземных вод, фи-зико-механи-ческого и теплового состояния пород и других сопутствующих факторов, влияющих на земную поверхность и на общее экологиче-

ское состояние района коммунального строительства.

Процесс рекультивации общепринято делить на рекультивацию горнотехническую и биологическую (агробиологическую). Строительная рекультивация в некоторых случаях может быть применена вместо биологической, например, при рекультивации отвалов, находящихся в черте населенных пунктов.

Целью горнотехнической рекультивации является совмещение нарушенных земель с окружающим ландшафтом путем планирования поверхности отвалов, придания устойчивого состояния откосам отвалов и карьеров и выполнение других видов работ.

Наиболее целесообразны отвалы квадратной или прямоугольной формы шириной не менее 200 м с террасированными откосами. Сплошные пологие откосы рекомендуется придавать только отвалам, расположенным в оврагах или между холмами. Горизонтальные площадки (бермы) целесообразно оставлять и на откосах карьеров.

К горнотехнической рекультивации относятся и те мероприятия, которые могут проводиться на отвалах в период до начала биологической рекультивации: изоляция отвалов, как источников загрязнения прилегающих ненарушенных земель, водоисточников и воздуха; укрепление поверхности отвалов с целью предупреждение водной и ветровой эрозии; создание условий, препятствующих химическому разложению пород.

В зависимости от состава пород отвалов их укрепляют систематическим орошением, покрытием поверхности крупным гравием, введением в поверхностный слой органических материалов (мелиорирование). Возможно применение и химического способа укрепления, к которому относят покрытие поверхностей рекультивируемых участков коркой из цемента, извести, синтетической древесной смолы.

Наилучшим способом укрепления является нанесение на поверхность фитотоксичных пород мощного биологически активного слоя, например, лессовидных пород, а поверх него -почвенного слоя, чернозема.

В нижние слои отвалов, как правило, укладывают породы, содержащие большое количество серы, солей

натрия, кальция, магния, т.е. породы с сильно выраженными кислотными и щелочными свойствами. В последующем их необходимо перекрывать водонепроницаемыми породами, например глиной (экрани-рующий слой). Поверх этих пород помещают нейтральные биологически активные породы. В засушливых районах при горнотехнической рекультивации можно формировать такой микрорельеф, который задерживал бы атмосферные осадки. В зависимости от того, в каких целях рекультивируются нарушенные земли, горнотехническую рекультивацию на этом заканчивают или продолжают, размещая на биологически активных породах почвенный слой.

При горнотехническом этапе рекультивации земель предусматриваются следующие основные работы:

• грубая и чистовая планировка поверхности отвалов, засыпка нагорных, водоподводящих, водоотводных каналов, выполаживание или террасирование откосов, засыпка и планировка шахтных провалов;

• освобождение рекультивируемой поверхности от крупногабаритных обломков пород, производственных конструкций, строительного мусора с последующим их захоронением или складированием в отведенных местах;

• строительство подъездных путей к рекультивированным участкам, устройство въездов и дорог на них с учетом прохода техники;

• мелиорация токсичных пород и загрязненных почв при невозможности их засыпки слое потенциально плодородных пород;

• создание при необходимости экранирующего слоя достаточной мощности;

• покрытие поверхности слоем потенциально плодородной почвы;

• противоэрозионная организация территории.

Целью биологической рекультивации является озеленение нарушенных земель и полное восстановление их первоначального биологического потенциала.

Связующим звеном между биологической и горнотехнической рекультивацией является создание на биологически неактивных породах плодородного слоя почвы.

Наиболее распространенным направлением биологической рекульти-

вации является подготовка земель для возделывания сельскохозяйственных культур и пастбищных угодий, овощных и плодово-ягодных культур, лесонасаждений, в том числе парковых и защитно-декоративных.

В начальный период биологической рекультивации, возращенные в сельскохозяйственный оборот земли, приходится восстанавливать повторно (ремонтировать): неравномерная усадка влечет за собой образование впадин, порой значительных размеров. В этот период не следует высеивать многолетние травы или высаживать растения, т.к. они будут неизбежно уничтожены в процессе ремонтных работ.

Продолжительность периода биологической рекультивации обычно составляет 15-30 лет. Процесс биологической рекультивации заканчивается только в том случае, если содержание гумуса в новой почве будет соответствовать условиям нормального произрастания высаженных растений.

Без надлежащего досмотра восстановленные земли могут быть уничтожены эрозией. Поэтому только полноценная биологическая рекультивация может защитить нарушенные земли от эрозии, когда органика в виде живого или мертвого напочвенного покрова защищает почву от ударов дождевых капель, а гумус, организуя нужную структуру почвы, обеспечивает ее хорошую водонепроницаемость.

При рекультивации земель, нарушенных строительством выработок подземными способами, осуществляются следующие требования:

• обеспечение сохранности земной поверхности и сведение к минимуму деформации земельных участков;

• снятие плодородного слоя почвы с земельных участков, предназначенных для размещения шахтных отвалов и подверженных деформации;

• планировка поверхности прогибов путем заполнения их горной породой с последующим нанесением плодородного слоя почвы;

• проведение мероприятий по предотвращению иссушения, заболачивания, развития эрозионных процессов;

• отвод воды, откачиваемой из горных выработок и дренажных скважин с таким расчетом, чтобы водоотводящие и другие коммуникации не пре-

пятствовали работе техники и не ухудшали мелиоративного состояния земель;

• террасирование или выпола-живание склонов при подготовке отвалов при биологической рекультивации с учетом обеспечения возможности проведения работ по озеленению и т.п.

Для предотвращения заболачивания рекультивируемым участкам придаются уклоны в сторону общего понижения рельефа местности, чтобы ливневые и паводковые воды не скапливались на отдельных площадках.

При наличии системы трещин, по которым легко дренируются грунтовые воды, предусматривается сооружение водоупорного слоя из глины и других материалов до начала рекультивацион-ных работ и лишь после этого укладка почвенного слоя. Перед началом технического этапа рекультивации необходимо изучение соответствующих планов коммуникаций во избежание нарушения работ наземных канализационных, водопроводных систем, электроснабжения и т.п.

Рекультивация породных отвалов производится путем их разборки, переформирования в площадной отвал, устройства дорог, террасирования склонов, устройства оросительных систем, нанесения почвенного слоя и

его биологического закрепления. Для уже существующих породных отвалов при подземном строительстве существует три способа рекультивации нарушенных земель:

1 . заключается в разработке и вывозе пород для засыпки старых карьеров, зон обрушения, оврагов, неиспользованных территорий с последующим покрытием их плодородным слоем;

2. состоит в разборке отвалов и вывозке пород для строительства шоссейных дорог, производства стройматериалов или удобрений и дальнейшего использования высвобождаемых территорий;

3. предусматривает использование отвалов на месте под застройку зданиями различного назначения, создания зон отдыха, спортивных сооружений, озеленение, лесопосадку. При этом производят некоторое выполаживание отвалов, террасирование, закрепление откосов химико-биологическими методами и т.п.

Таким образом, важной целью практической горнотехнической и биологической рекультивации является сокращение разрыва между началом отчуждения земель и их последующим использованием в преобразованном виде. Рекультивация

нарушенных земель направлена не только на их возврат в сельскохозяйственный или лесной фонды, на предотвращение оползней или эрозии, но и на создание экологически сбалансированной системы, представляющей экономическую и эстетическую ценность.

Для защиты недр от загрязнения и истощения необходимо осуществлять:

1. выбор оптимальных вариантов размещения объекта с учетом охраны недр, рационального режима и технологии объекта;

2. подготовку к строительству, применение прогрессивных технологий и схем организации строительства;

3. разработку объемнопланировочных и конструктивных решений объекта, позволяющих наиболее полно и комплексно использовать подземное пространство;

4. разработку и решение вопросов охраны труда и техники безопасности, инженерной защиты объектов, промышленной санитарии и утилизации отходов производства, использование вмещающих пород при вскрытии и проходке выработок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кабакова С.И. Экономические проблемы использования зе- го пространства территории городов и промышленных предприятий.

мель в строительстве - М.: Стройиздат, 1981, с. 100-102. //В сб.: «Новое в охране окружающей среды на предприятияхМоск-

2. Куликова А.А., Куликова Е.Ю. Проблема рационального при- вы». - М., Изд. «Знание», 1990, с. 130-135.

родопользования в условиях интенсивного использования подземно-

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------------------------

Куликова Елена Юрьевна — докторант кафедры «Строительство подземных сооружений и шахт», кандидат технических наук, доцент, Московский государственный горный университет.