Современные подходы к горнотехнической рекультивации Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

------------------------------------------ © Д.С. Опрышко, А.Ю. Облицов,

2011

УДК 622.882

Д.С. Облицов, А.Ю. Опрышко

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ГОРНОТЕХНИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬ ТИВАЦИИ

Рассмотрены современные технологии и материалы, используемые для решения задач горнотехнической рекультивации. Использование новых технических решений позволяет существенно снизить затраты на горно-планировочные работы, выполняемые в рамках соответствующего этапа рекультивации.

Ключевые слова: рекультивация, этапы рекультивации, удельный объем работ по вы-полаживанию отвалов, укрепление откосов.

я и ри добыче полезных ископае-

А. Л. мых открытым способом работы по рекультивации нарушенных земель играют важную роль, от качества и своевременности их проведения зависит не только сохранение флоры и фауны на обширной территории, но и размер затрат направленных на предотвращение последствий геомеханических нарушений и загрязнений почвеннорастительного слоя.

Среди последствий техногенного воздействия на окружающую среду при ведении горных работ следует выделить нарушения земной поверхности, и, как следствие - сокращение площадей продуктивных земель. Например, при добыче нерудных полезных ископаемых площадь изымаемых из агро- и лесообо-рота территорий может достигать 0,50,8 га на 1 тыс.тонн извлекаемого из недр сырья [1].

Как правило, рекультивация выполняется в два этапа: горнотехнический и биологический, на первый приходится до 80 % общих затрат на восстановление нарушенных земель. В структуре затрат на рекультивацию, основная их доля приходится на работы по снятию и сохранению ПРС, а также приведение от-

косов открытых горных выработок в безопасное и пригодное для целевого использования положение, консервация пруд-ковых зон шламохранилищ и поверхностей полигонов отходов.

Для открытых горных работ нормативные документы регламентирующие порядок и условия проведения горнотехнического этапа рекультивации рекомендуют выполаживать откосы отвалов и борта карьеров до углов не превышающих 6-8° при сельскохозяйственном, 10-12° - лесохозяйственном и 15-20° - санитарногигиеническом (природоохранном) направлениях восстановления нарушенных земель [2].

Рисунок наглядно демонстрирует величину удельного объема работ по вы-полаживанию 1 п.м. отсыпанных под углом 30° отвалов различной высоты.

Среди решений, сокращающих затраты на горнотехническую рекультивацию, стоит отметить селективное отва-лообразование потенциально-пло-

дородных и фитотоксичных пород таким образом, чтобы была обеспечена возможность нанесения плодородно-раститель-ного слоя непосредственно на спланированную поверхность без использования дополнительного слоя пе-

Удельный объем работ по выполаживанию отвалов различной высоты

рекрывающих инертных пород. К перспективным технологическим решениям можно отнести совмещение работ по горно-технической рекультивации с основными процессами добычи полезного ископаемого, а в первую очередь - с от-валообразованием, что снижает затраты на рассматриваемый этап рекультивации более чем в 2 раза.

Уменьшение углов откосов отвалов и бортов горных выработок на 1-2°, с целью предотвращения размыва, оползневых явлений, водной и ветровой эрозии может привести к увеличению объемов работ на 50-100 тыс.м3 по каждому рекультивируемому участку в целом (рис. 1). Безусловно, увеличение расходов на рекультивацию отразится на себестоимости добываемого полезного ископаемого, и, как следствие, приведет увеличению стоимости конечного продукта.

В настоящее время широкое применение в работах по рекультивации получили целый класс различных материалов, именуемых геосинтетическими материалами, и, призванных сократить затраты и время проведения работ по гор-

но-техническому этапу рекультивации, они широко используются в строительстве, в том числе и экологическом для создания дополнительных слоев, крепления откосов, изоляции шламохрани-лищ и полигонов ТБО.

Геосинтетические материалы могут быть выполнены в форме геотекстиля, георешеток, геокомпозитов (глиноматы и т.п.), геооболочек, геомембран, геоплит, в виде полимерных растворов, застывающих на воздухе. Различают тканые и нетканые синтетические материалы [3]. При изготовлении геосинтетиче-ских материалов могут использоваться полиэтилен, поливинилхлорид, различные полимеры, стекловолокно с полимерной обработкой, битум, также как составная часть геокомпозитов используется глина, лен, джут, кокос.

Наиболее распространенным материалом при укреплении склонов и грунтов является применение геотекстиля дорнит. Дорнит - это иглопробивное (механически упрочненное иглами) полотно, хорошо пропускающее воду, осуществляя ее фильтрацию и препятст-

вующее смешиванию слоев грунта при устройстве дорожного полотна или фундаментов.

Георешетка - ячеистая конструкция из пластиковых лент, скрепленных между собой сварными швами. Георешетка применяется при организации противо-эрозионной защиты насыпей и откосов повышенной крутизны не только в горном деле, но и при строительстве железнодорожных путей, автодорог, мостов, тоннелей, пешеходных переходов через магистрали. Этот материал эффективен и для укрепления прудковых зон шла-мохранилищ, в которых порода особенно сильно подвержена водной эрозии.

Геосетка - геосинтетический материал, широко применяемый для армирования и упрочнения пород. Эффективность применения материала геосетки обеспечивается водостойкостью и долговечностью геосинтетика. Этот материал устойчив к воздействию химических соединений и ультрафиолета, не гниет и экологически безопасен.

Геомембрана - гидроизоляционный материал, изготавливаемый из пленочных, либо обрабатываемых вяжущими, геосинтетиков. Используется в основном для создания гидроизолирующих прослоек, укрепления сооружений водоотвода. Геомембраны могут выпускаться с заполнителем в виде бентонитовой глины.

В целях рекультивации шламо/ хво-стохранилищ в настоящее время наиболее перспективными средствами являются глиноматы и жидкие полимерные растворы, образующие герметичную пленку. Глиноматы это материалы заводского изготовления, состоящие из природных глин, обладающих низким коэффициентом фильтрации, геотекстиля и/или геомембран. Глиноматы обеспечивают изоляционные свойства при определенных граничных условиях. Гли-

номаты могут быть различных видов в зависимости от составляющих их материалов и способа производства, например: прошивные, клееные и др. Бентонитовая глина широко используется для производства глиноматов, поэтому их часто называют бентонитовые маты (бентоматы).

В рамках утилизации отходов обогащения на хвостохранилищах возможно частичное использование хвостов в качестве материалы для производства глиноматов там где, отходы обогащения представлены в достаточном объеме глиной хорошего качества. Например, на хвостохранилище обогатительной фабрики ОАО «Севералмаз» месторождения им. М.В.Ломоносова накоплен большой объем отходов. Хвосты представлены на 70 % глинистыми минералами группы монтмориллонита. Глины обладает низкой фильтрационной способностью, в частности, начиная с фракции крупностью < 5 мм, коэфици-энт фильтрации колеблется от 32-10-3 до 0,40-10- м/сут. Таким образом, после обработки глины могут быть использованы в производстве глиноматов, в том, числе для последующей консервации хвостохранилищ.

Полимерные растворы при нанесении образуют пленку, склеивающую породу. Они могут быть как герметичными, так и пропускать воздух и воду. Одинаково успешно их можно использовать, как для укрепления откосов горных выработок, так и для консервации шламохранилищ. Использование глиноматов, полимерных растворов повышает эффективность экранирования шламо-хранилища по сравнению с применением обычных глинистых экранов.

Полимерные растворы, используемые для укрепления, откосов могут применяться в комплексе с высеванием травянистого покрова. Травянистый

покров, высаженный до нанесения раствора, в дальнейшем, легко пробивается сквозь полимерную пленку, укрепляя конструкцию в целом, и препятствует выветриванию пород откоса. Данная схема предусматривает использование синтетических материалов (горнотехнический этап) с одновременной биологической рекультивацией. Таким образом, создается эффективный биогеобарьер. В классическом же случае засевание семенами растений происходит уже после горнотехнического этапа [4].

1. Опрышко Д.С. Перспективы создания рекреационных зон на базе отработанных песчано-гравийных месторождений Ленинградской области / Опрышко Д.С., Кузнецов В.С. , Ялынко Р.Л. // Труды XIV международного симпозиума имени академика М.А. Усова / Томский политехнический университет. Томск, 2010. Том.2

2. Игошин В.М. Технологические решения по рекультивации нарушенных земель при ликвидации шахт и разрезов: отраслевой нормативно-методический документ / Сост. Игошин В.М., Красавин А.П., Навитний А.М., Харио-новский А.А. и др. - Пермь: ФГУП «МНИИЭКО-ТЭК», 2002. - 200 с.

В использовании геосинтетических материалов в России следует отметить тенденцию их более широкого использования в сфере строительства, чем в горном деле, в том числе для решения задач рекультивации. Также перспективным было бы получением геосин-тетических материалов на основе переработки твердых коммунальных отходов, использование для производства геокомпозитов отходов горного производств (отвальной породы, шла-мов/хвостов хвостохранилиш).

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Ахмадиев М.В., Слюсарь Н.Н.. Основные функциональные направления и свойства геосинтетических материалов, применяемых при строительстве и рекультивации полигонов ТБО / М.В.Ахмадиев, Н.Н.Слюсарь - Пермский государственный технический университет, 2010.

4. Месяц С.П. Закрепление уступов, поставленных в конечное положение, для повышения промышленной и экологической безопасности при веденни открытых горных работ / Месяц С.П. // Труды международного научного симпозиума «Неделя горняка - 2011» / Московский государственный горный университет. Москва, 2011.

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

Опрышко Денис Сергеевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Геоэкология», opryshko@yandex.ru

Облицов Антон Юрьевич - аспирант кафедры «Геоэкология», antonoblitzov@yandex.ru Санкт-Петербургский государственный горный институт.