CC BY
174
SUMMARY
V.L. Bykov, L. V. Bykov, M. V. Novorodskaya, O.N. Puschak, S.I. Sherstnova
Application of remote sensing data for informational provision of precision farming
The article presents an analysis of modern methods of remote sensing to obtain information on the status of agricultural land. It is known that the problem can be solved most efficiently with the use of small aircraft and unmanned aerial vehicles. The paper discusses the configuration options available aircrafts with modern multispectral and hyper-spectral cameras. The most affordable aircraft recognized ultralight aircraft Aeroprakt A-22 unmanned aerial vehicles "ELF PP-45", "DJI Phantom 2" and "3 DJI Phantom Professional 2.4G". Analysis of the survey camera is made only on the weight and dimensions. For a more careful selection of cameras with regard to their characteristics, it is necessary to attract interested specialists in various fields of agriculture. In conclusion, it noted the need for complex multi-disciplinary research for the introduction of elements of precision farming in the conditions of the Omsk region.
Keywords: remote sensing data, precision farming, multispectral imagery, hyperspectral images.
Bykov Vasiliy Leonidovich, Cand. Eng. Sci., Assoc. Prof., Omsk SAU, ph. (3812)-652-672, e-mail: bvl55@yandex.ru; Bykov Leonid Vasilevich, Cand. Eng. Sci., Assoc. Prof., Omsk SAU; Novorodskaya Marina Vla-dimirovna, Lab Assistant, Omsk SAU, e-mail: nvg78@yandex.ru; Puschak Oksana Nikolaevna, Senior Lecturer, Omsk SAU, e-mail: on.puschak@omgau.org; Sherstneva Svetlana Ivanovna, Senior Lecturer, Omsk SAU, e-mail: si.sherstneva@omgau.org.
УДК 502.37:622.271.45(571.17)
А.Е. Некрасова, Е.Г. Бобренко, А.И. Кныш, В.И. Сологаев
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОРОДНОГО ОТВАЛА ОАО «ШАХТА «КАПИТАЛЬНАЯ»
КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Проблема оптимизации окружающей среды была и остаётся чрезвычайно важной, особенно для промышленных регионов нашей страны. Особо актуальна в настоящее время рекультивация отвалов горных пород ликвидированных шахт, которых только в Кемеровской области около 45. Проектная и рабочая документация по объекту «Рекультивация нарушенных земель» (2-й этап) ОАО «Шахта «Капитальная» ОАО УК «Кузнецк-уголь» была выполнена ООО «Кузнецкая проектная компания» на основании задания, утвержденного Министерством энергетики 11.05.2011 г. Исходя из «Акта полевого обследования нарушенных земель ОАО «Шахта «Капитальная» было предусмотрено санитарно-гигиеническое направление рекультивации. Рекультивация отвала горных пород обогатительной фабрики ОАО «Шахта «Капитальная» включала два основных этапа: технический и биологический. На техническом этапе были созданы условия для дальнейшего использования нарушенных земель, а именно обрушение нависающих массивов отвала, выполаживание откосов, формирование изоляционного слоя суглинка, нанесение илового осадка сточных вод. На этапе биологическом улучшались свойства созданного почвенного покрова. Для этого проводились работы по созданию растительного покрова на рекультивируемой территории. Для посева в норме 62 кг/га использовался состав травосмеси: люцерна пестрогибридная - 12 кг/га; кострец безостый - 25 кг/га; пырей бескорневищный - 25 кг/га; при гидропосеве в норме 70 кг/га - следующий состав: люцерна синяя - 21 кг/га; кострец безостый - 20 кг/га; овсяница луговая - 29 кг/га. На данный момент терриконик полностью разобран, вывезен, площадка выровнена и рекультивирована по правилам, в соответствии с требованиями. Рекультивация отвала горных пород обогатительной фабрики способствовала улучшению состояния окружающей среды. Так, выбросы загрязняющих веществ уменьшились по оксидам азота на 0,003459 т/год, ангидриду сернистому - на 0,861464 т/год, сероводороду 3,2131 т/год, оксиду углерода - на 121,2887 т/год, что в целом способствует улучшению экологического состояния территории.
Ключевые слова: рекультивация земель, отвалы горных пород, нарушенные земли, технический этап рекультивации, биологический этап рекультивации.
© Некрасова А.Е., Бобренко Е.Г., Кныш А.И., Сологаев В.И., 2016
154
Введение
В настоящее время нарушению плодородного слоя почвы подвержены значительные площади продуктивных земель. Без проведения мероприятий по восстановлению вовлечение их в оборот невозможно. Поэтому в сложившихся условиях чрезвычайно актуальны восстановление нарушенных земель и организация деятельности предприятий на этих землях [1].
Рекультивация нарушенных земель - это комплекс работ, направленный на восстановление продуктивности, хозяйственной ценности и улучшений условий окружающей среды для сельскохозяйственных, лесохозяйственных, строительных, рекреационных, природоохранных и санитарно-оздоровительных целей.
Выполняют рекультивацию территории в два этапа: технический и биологический. Технический предусматривает планировку, формирование откосов, снятие и нанесение плодородного слоя почвы, устройство гидротехнических и мелиоративных сооружений, захоронение токсичных вскрышных пород, а также проведение других работ, создающих необходимые условия для дальнейшего использования рекультивированных земель [2].
Биологический этап включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почв [3].
Цель исследований - изучить процесс рекультивации отвалов горных пород на примере породного отвала обогатительной фабрики шахты «Капитальная».
Объект исследований
Ликвидированная ОАО «Шахта «Капитальная» располагается в центральной части Осинниковского каменноугольного месторождения Кузбасса. Ближайшие города Калтан и Новокузнецк связаны с Осинниками автомобильной и железной дорогами.
В шахте добывали дефицитные коксующиеся угли марок «Ж» и «КЖ» - высококачественное сырьё для получения металлургического кокса. В 2010 г. ОАО «Шахта «Капитальная» ликвидирована.
Обследование фактического состояния породного отвала обогатительной фабрики проведено комиссией в составе представителей заинтересованных организаций:
- администрации г. Осинники;
- ФГУГУРШ;
- ОАО «МНИИЭКО ТЭК»;
- ОАО «Кузнецкая проектная компания»;
- Кузбасский центр мониторинга.
Породный отвал занимает площадь 22,6 га. Расположен он в западной части горного отвода ОАО «Шахта «Капитальная» в непосредственной близости от жилых строений. Участок обеспечен подъездной автодорогой в хорошем состоянии. Отвал обогатительной фабрики представляет пониженный терриконик.
По всему периметру и верхнему плато отвала проводилась несанкционированная разработка перегоревшей породы. В связи с этим все откосы отвала обрывистые, представляющие опасность внезапного обрушения. Углы естественного откоса перегоревшей породы 3743°. В целом это площадь, изрытая многочисленными забоями, на ее поверхности имелись очаги разогретых пород и видимые очаги горения.
Характеристика породного отвала:
- форма отвала
- объем породы
- площадь основания
- средняя высота
- максимальная высота
- углы бортовых откосов
- год пуска отвала в эксплуатацию
- год прекращения подачи породы
- состояние отвала
плоский 2-ярусный 3061,9 тыс. м3 22,6 га 21,5 м 58 м
от 37-43 до 90°
1952
1998
имеются очаги горения
По петрографическому и минеральному составу отвальная масса терриконика представлена, в основном, глинистыми, песчано-глинистыми и углистыми сланцами, реже песчаниками с включениями угля и пирита. Горючие материалы в отвальной массе - в виде чистого угля, сростков угля и породы, углистых сланцев, остатков лесоматериалов и элементной серы.
Всю породную массу, слагающую отвал, можно условно разделить на три группы, отличающиеся по гранулометрическому составу, зольности, содержанию серы: полностью перегоревшая порода, несгоревшая и горящая породная масса.
На отвале обогатительной фабрики проводился отбор проб для определения агрохимического состава пород. Основная фракция породы (агрегаты размером более 5 мм) составляет 50,5%, количество мелкозема (частицы размером менее 1 мм) - 0,6%. Порода слабо засолена сульфатами, не токсична для растений, содержание тяжелых металлов в подвижных формах не превышает ПДК, принятых для почв [4].
Общий вид терриконика представлен на рис. 1.
Рис. 1. Породный отвал обогатительной фабрики «Шахта «Капитальная» до рекультивации.
Отвал, по данным температурной съемки, характеризуется как горящий. Проектная и рабочая документация по объекту «Рекультивация нарушенных земель» (2-й этап) ОАО «Шахта «Капитальная» ОАО УК «Кузнецкуголь» выполнена ООО «Кузнецкая проектная компания» на основании задания, утвержденного Министерством энергетики 11.05.2011 г.
Результаты исследований
При выборе направления рекультивации учитывались факторы:
- фактическое и прогнозируемое состояние нарушенных земель к моменту рекультивации (площади, формы техногенного рельефа, степени естественного зарастания, современного и перспективного использования нарушенных земель, наличия ПСП и ППП, прогноза уровня грунтовых вод, эрозийных процессов, уровня загрязнения почвы);
- продолжительность восстановительного периода;
- дальнейшее использование земель [5].
Проанализировав вышеизложенные факторы, а также на основании «Акта полевого обследования нарушенных земель ОАО «Шахта «Капитальная», были предусмотрены санитарно-гигиеническое направление рекультивации и использование рекультивируемой территории в целях, направленных на защиту природы и уменьшение вредного воздействия отвалов на экологию региона.
Рекультивацию проводили в несколько этапов.
Технический ее этап - подготовительное звено к биологической рекультивации. Основная задача этапа - техническое обустройство нарушенной территории, подготовка условий для нормального роста и развития растительности.
На поверхности горного отвода, согласно заключению СФ ОАО ВНИМИ № 302 от 21.10.2011 г., находились провалоопасные зоны от вскрывающих, подготовительных и очистных выработок; их вынесли в ситуационный план поверхности. Во избежание попадания людей и техники в провалоопасные зоны перед производством работ по рекультивации поверхности запланировано ограждение горного отвода колючим кустарником.
По результатам почвенного обследования нарушенных земель, выполненного ООО «СибГеоТоп», акта полевого обследования ОАО «Шахта «Капитальная», топографической съемки нарушенных участков, выполненных ООО «Кузнецкая проектная компания», в соответствии со степенью и характером нарушений выделенных участков предусматривалась технология технической рекультивации отвала:
- обрушение опасных нависающих массивов отвала безопасным методом;
- послойная разборка предотвала с предварительным охлаждением слоев методом дождевания с применением известковой суспензии, вывозка потушенной породы на прилегающую территорию;
- послойное понижение породного отвала с предварительным охлаждением слоев методом дождевания с применением известковой суспензии;
- выполаживание откосов до угла не более 25°;
- складирование потушенной породы на прилегающую территорию с осуществлением противорецидивных мероприятий самовозгорания;
- формирование изоляционного слоя из суглинка на всей территории размещения отвала и предотвала (не менее 0,5 м);
- уплотнение сформированных плато и откосов отвала;
- посев многолетних трав с применением илового осадка [4].
Технический этап рекультивации представлен на рис. 2.
Рис. 2. Разборка породного отвала обогатительной фабрики «Шахта «Капитальная»
После завершения горнотехнического этапа в проекте была предусмотрена биологическая рекультивация по санитарно-гигиеническому направлению: с посевом многолетних трав, учитывая размещение существующих и сохраняемых дорог.
Порядок проведения санитарно-гигиенического направления рекультивации:
- вспашка;
- боронование;
- прикатывание почвы до посева;
- посев трав;
- прикатывание посевов [5].
В качестве плодородного слоя использовался иловый осадок с очистных сооружений города Осинники.
По агрохимическим свойствам техногенный элювий пригоден для целей биологической рекультивации и развития любого вида растительности при обязательном проведении мелиоративных мероприятий по компенсации условий азотного питания [6].
Для обогащения грунтосмесей органическим веществом и предотвращения эрозии и дефляции используется посев многолетних бобовых трав, например: донника, люцерны и др. При посеве трав используются районированные виды травяной растительности, малотребовательные к почвенному плодородию, с мощной корневой системой. Они хорошо развиваются на слабокислых, нейтральных и слабощелочных почвах, имеют способность в симбиозе с микроорганизмами фиксировать атмосферный азот и длительный период произрастания. В состав травосмеси включены травы различных биологических групп, что делает травостой более устойчивым и долговечным.
В проекте [4] как наиболее перспективный для условий зоны лесостепи Сибири принят следующий состав травосмеси (62 кг/га):
- люцерна пестрогибридная - 12 кг/га;
- кострец безостый - 25 кг/га;
- пырей бескорневищный - 25 кг/га.
При гидропосеве (70 кг/га):
- люцерна синяя - 21 кг/га;
- кострец безостый - 20 кг/га;
- овсяница луговая - 29 кг/га.
Биологический этап рекультивации представлен на рис. 3.
Рис. 3. Породный отвал обогатительной фабрики «Шахта «Капитальная» после биологического этапа рекультивации
Рис. 4. Вид породного отвала после рекультивации 158
На данный момент терриконик полностью разобран, вывезен, площадка выровнена и рекультивирована по всем правилам, в соответствии с требованиями. Выполнены температурная и газовая съемки для подтверждения того, что они не горят. Проведена биологическая рекультивация (завезен плодородный слой, засеяны многолетние травы).
Для сохранения результатов работ по рекультивации породного отвала необходимо:
- организовать мониторинг состояния этой территории для исключения возможности повторного возгорания;
- провести разъяснительную работу среди землепользователей рекультивированных участков о том, что нельзя нарушать целостность почвы и допускать попадания воздуха и влаги;
- горелую породу при проведении разработки терриконика использовать для отсыпки дорог в частном секторе.
Сегодняшний вид терриконика - на рис. 4.
Выводы
Таким образом, рекультивация отвалов горных пород способствует улучшению состояния окружающей среды. Так, в результате рекультивации ликвидирован горящий террико-ник, уменьшились выбросы по оксидам азота на 0,003459 т/год, ангидриду сернистому - на 0,861464 т/год, сероводороду - 3,2131 т/год, оксиду углерода - на 121,2887 т/год.
Затраты на рекультивацию породного отвала обогатительной фабрики «Шахта Капитальная» составили 22981,9 тыс. руб.
Все мероприятия по рекультивации на фабрике проведены в соответствии с требованиями по охране окружающей природной среды, атмосферного воздуха, поверхностных вод.
Список литературы
1. Бобренко, И.А. Проблема повышения экологической безопасности при обращении с отходами бурения на территории Западной Сибири / И.А. Бобренко, Е.Ю. Павлова // Ом. науч. вестн. - 2015. - № 1 (138) -С. 198-202.
2. Красавин, А.П. Защита окружающей среды в угольной промышленности / А.П. Красавин. - М. : Недра, 1991. - 221 с.
3. Сметанин, В.И. Рекультивация и обустройство нарушенных земель: учебник / В.И. Сметанин. - М. : Колос, 2000. - 96 с.
4. ООО «Кузнецкая проектная компания». Рекультивация нарушенных земель (2-й этап) ОАО «Шахта «Капитальная» ОАО УК «Кузнецкуголь». Рабочая документация. - Том 2. - Пояснительная записка. - Книга 3. - Породный отвал обогатительной фабрики 11/0402.2480100.012/11/119-ПЗ.
5. Методические указания по проектрованию рекультивации нарушенных земель на действующих и проектируемых предприятиях угольной промышленности. ВНИИОСуголь. - Пермь, 1991. - 290 с.
6. Технологические решения по рекультивации нарушенных земель при ликвидации шахт и разрезов : отраслевой нормативно-методический документ / ФГУП «МНИИЭКО ТЭК», Пермь, 2002.
Некрасова Алина Евгеньевна, бакалавр, Омский ГАУ, e-mail: nekrasovalina@mail.ru; Бобренко Елена Геннадиевна, кандидат с.-х. наук, доцент, Омский ГАУ, e-mail: bobrenkoe@mail.ru; Кныш Андрей Иванович, кандидат с.-х. наук, Омский ГАУ; Сологаев Валерий Иванович, доктор техн. наук.
SUMMARY
A.E. Nekrasova, E.G. Bobrenko, A.I. Knych, V.I. Sologaev
Reclamation of waste dump open joint-stock Company "Mine "Capital"
of the Kemerovo region
The problem of optimization of the environment has been and remains extremely important, especially for industrial regions of our country. Particularly relevant at the present time, reclamation of waste dumps abandoned mines, which only in the Kemerovo region there are about 45. Documentation for the project "Reclamation of disturbed lands (stage 2) Open Joint stock Company "Mine "Capital" was performed by the limited liability Company "Kuznetsk
project company" on the basis of the assignment, approved by the Ministry of energy 11.05.2011. On the basis of "Act field survey of the disturbed lands of the Open Joint stock Society "Mine "Capital" was provided sanitary the direction of reclamation. Reclamation of dump rocks consisted of two basic stages: technical and biological. At the technical stage conditions were created for future use of disturbed lands. At the stage of biological reclamation are improving the properties of the created soil. This work was carried out on the establishment of vegetation on the recultivated territory. For planting in norm 62 kg/ha was used the following composition of grass mixtures: medicago sativa - 12 kg/ha; Bro-mopsis inermis - 25 kg/ha; Roegneria trachycaulon Nevski - 25 kg/ha; when hydroseeding in nome 70 kg/ha was used the following composition of grass mixtures: medicago sativa - 21 kg/ha; Bromopsis inermis - 20 kg/ha; Festuca pra-tensis - 29 kg/ha. At the moment terrikony completely disassembled, removed, ground levelled and reclaimed by all the rules, in accordance with the requirements. Reclamation of dump rocks beneficiation plant contributed to the improvement of the environment. So, emissions decreased for nitrogen oxides on 0,003459 tons/year, sulfur dioxide on 0,861464 tons/year, hydrogen sulfide 3,2131 tons/year, carbon oxide on 121,2887 tons/year, which overall helps to improve the environmental condition of the territory.
Keywords: reclamation, waste dump, disturbed land, technical stage of reclamation, the biological stage of reclamation.
Nekrasova Alina Evgenevna, Bachelor, Omsk SAU, e-mail: nekrasovalina@mail.ru; Bobrenko Elena Genna-dievna, Cand. Agr. Sci., Assoc. Prof., Omsk SAU e-mail: bobrenkoe@mail.ru; Knych Andrej Ivanovich, Cand. Agr. Sci., Omsk SAU, Sologaev Valerij Ivanovich, Dr. Eng. Sci.
УДК 528.3:504.5.06 В.В. Бадёра, Е.А. Курячая
ПРИРОДООХРАННЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ОЧАГОВ ОВРАГООБРАЗОВАНИЯ
Совершенствование и обоснование способов геодезических измерений, математической обработки и анализа топографических данных, методик использования при изучении последствий разрушения, деформации почв, образования оврагов возможны лишь на основе познания основных причин всех факторов этого явления. Для организации природоохранных мероприятий на землях, пострадавших от эрозии, необходимы данные, которые можно получить используя методы геодезии. Геодезические наблюдения должны выполняться совместно с геологическими, гидрологическими исследованиями и учитывать экологические и природоохранные предложения для таких территорий. Предложенные расчеты дают возможность определения площади разрушенных земель, оценки степени поражения исследуемой территории и подсчета объемов земляных работ для ликвидации очагов оврагов. Интенсивность овражного расчленения и быстрый рост оврагов требуют проведения неотложных мер борьбы с ними. При планировании мероприятий по борьбе с оврагами должны быть учтены интенсивность роста оврага, его морфология, реальная угроза существующим объектам или территории будущей застройки, характер хозяйственного использования территории.
Ключевые слова: овражная эрозия, оврагообразование, средняя квадратическая ошибка, объём земляных работ, противоэрозийные мероприятия, выполаживание склонов.
Введение
Овражная эрозия наносит большой вред различным отраслям хозяйственной деятельности человека, поэтому ее изучение важно для решения научных проблем природоохраны, а профилактические мероприятия способствуют предотвращению очагов овраго-образования [1].
Вдоль правого берега реки Иртыша расположены наиболее сильно расчлененные районы Омской области. Правый берег в пределах области имеет большой уклон к реке Иртыш и представляет наклонную территорию. На юге глубина базиса эрозии в южной части области - около 30 м, к северу постепенно снижается, составляя чуть более 50 м в районе села На-
© Бадёра В.В., Курячая Е.А., 2016
