CC BY
270
УДК 553.62
Е.А. Чернявский
начальник отдела дорог, ЗАО «ТюменьНИПИнефть», г. Тюмень,
e-mail: [email protected]
ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ И РЕКУЛЬТИВАЦИИ КАРЬЕРОВ ПЕСКА В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ (НА ПРИМЕРЕ ТЕРМОКАРСТОВОГО ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ)
Аннотация. Проекты разработки карьеров песка и рекультивации нарушенных ландшафтов разрабатываются на основе действующих федеральных нормативов и стандартов с учетом региональных природно-климатических условий и месторасположения нарушенных участков земель. Применение нами метода рекультивации нарушенных земель без нанесения слоя торфо-песчаной смеси в значительной мере снижает затраты на рекультивацию.
Ключевые слова: инженерные изыскания, проектная документация, рекультивация карьеров, нарушенный ландшафт, почвогрунт, травосмесь.
E.A. Chernyavskiy, Tyumen research and planning institution of oil and gas, Tyumen, e-mail: [email protected]
TECHNOLOGY DEVELOPMENT AND RECLAMATION OF SAND QUARRIES IN WESTERN
SIBERIA (ON THE EXAMPLE OF THERMOKARST CONDENSATE FIELD)
Abstract. Design projects of sand quarries extraction and disturbed landscapes remediation are working out considering active national Rules and Regulations, regional environmental conditions and disturbed landscapes allocation. Remediation expenses can be considerably reduced with our remediation method that does not use sand-peat compound.
Keywords: engineering survey, project design documentation, sand quarries remediation, disturbed landscape, soil and subsoil, mixed grass crop.
При обустройстве нефтегазовых месторождений - строительстве кустов скважин, нефтегазосборных трубопроводов, установок подготовки нефти, магистральных нефте- и газопроводов, установок комплексной подготовки газа, компрессорных станций, автомобильных дорог, зданий, промышленных сооружений и других различных объектов нефтегазового комплекса - необходимо производить отсыпку строительных площадок песком. Проектирование строительства объектов нефтегазовой отрасли требует проведения инженерных изысканий, разработку проектов карьеров песка и рекультивацию нарушенных ландшафтов. На территории севера Западной Сибири за годы освоения и эксплуатации месторождений нефтегазовой отрасли образовались тысячи карьерных выработок, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, в связи с чем вопросы проведения инженерных изысканий, разработки проектов карьеров песка и рекультивации нарушенных ландшафтов на севере Западной Сибири актуальны.
В данной работе рассматриваются вопросы проведения инженерных изысканий и разработки проектной документации на карьеры песка № 1 и № 3. Песчаный грунт из карьеров используется для обустройства Термокарстового газоконденсатного месторождения (ГКМ).
Изыскания грунтовых строительных материалов (песка) проводились с целью
получения необходимых данных для организации и разработки карьеров, условий транспортировки материалов, обоснования мероприятий по охране природной среды и рациональному природопользованию в соответствии с требованиями СНиП 11-02-96 ,СП 11-102-97, СП 11-103-97, СП 11-104-97, СП 11-105-97 и СП 11-109-98 [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Состав и объемы изыскательских работ устанавливались в программе изысканий на основании технического задания заказчика и в соответствии со сложностью горногеологических условий. Изыскания грунтовых строительных материалов производились в радиусе до 3-5 км от проектируемого объекта.
Топографическая съемка площадок (участков) залегания (размещения) грунтовых строительных материалов выполнялась в масштабе 1:500 с высотой сечения рельефа через 0,5 м. Кроме этого, топографическую съемку выполняли на прилегающих участках, в пределах которых предусмотрено размещение механизмов, служебных помещений, отвалов вскрышных работ, подъездных путей и осуществление рекультивации земель. При этом проводился сбор и обобщение имеющейся геологической информации по району работ, выполнялось рекогносцировочное обследование и общие поиски путем бурения поисковых скважин, их опробования и лабораторных исследований образцов грунта. На выделенных по результатам поисков перспективных участках выполнялся комплекс инженерно-геологических, инженерно-геодезических, инженерно-экологических и инженерно-гидрометеорологических работ, по итогам которых оценивались и утверждались эксплуатационные запасы сырья и разрабатывались отчеты о результатах изысканий с паспортом карьеров.
По результатам изысканий были выполнены проекты разработки карьера № 1 и № 3 с томами рекультивации нарушенных земель и охране окружающей среды (ООС) в соответствии с требованиями приказа Минприроды Российской Федерации от 25 июня 2010 г. № 218 [7]. Одновременно с проектированием проводилась экспертиза запасов общераспространенных полезных ископаемых (песка) и получение свидетельства по факту открытия месторождения общераспространенных полезных ископаемых, разрабатывался проект горного отвода, выполнялся комплекс землеустроительных работ по составлению проектов границ, подготовке актов о выборе земельных участков, расчета убытков и постановке на государственный кадастровый учет земельных участков, проводились необходимые согласования и оформление разрешений и получение лицензии на пользование недрами и горного отвода. Затем была проведена экспертиза промышленной безопасности проектной документации.
После завершения всех работ произведено согласование проектной документации в Управлении недропользования по Ямало-Ненецкому автономному округу с утверждением величины извлекаемых запасов, мощности геологического блока и нормативов потерь песка при его добыче на карьерах.
Воздействие на геологическую среду определяется глубиной разработки карьера и возможными осложнениями (затопление подземными водами). Для исключения затопления карьеров подземными водами в проекте определена максимальная допустимая глубина отработки запасов минерального сырья, которая принята на 0,5 м выше максимального прогнозного уровня. Кроме того, использован режим сезонной добычи с исключением периода паводков (весеннего и осеннего) на проектируемых карьерах.
Климатические условия района расположения карьера определяют загрязнение
атмосферы и окружающей среды. Учет таких показателей, как влажность воздуха и почвы, количество выпадающих осадков, скорость ветровых потоков, количество и продолжительность штилевых периодов и приповерхностных инверсий позволяет правильно выбрать методы снижения загрязненности атмосферы в районе разработки карьера и пылегазовой нагрузки на окружающую среду, а также непроизводственные потери добываемого в карьере песка.
Для уменьшения потерь песка и предупреждения загрязнения атмосферы отвалы песка были расположены по отношению к карьеру с учетом розы ветров. Роза ветров - это график, на котором показано распределение повторяемости различных направлений ветра или величины его скорости в данной местности по основным румбам (С, С-В, В, Ю-В, Ю, Ю-3, 3 и С-3). Например, в ветреную погоду происходит интенсивное выдувание песка с поверхности, а при скорости ветра 10 м/с запыленность воздуха на расстоянии 200 м от отвала карьера может достигать 180 мг/м3 [8]. Показатели проектируемых карьеров приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Показатели проектируемых карьеров
№ п/п Показатели Карьер
№1 №3
1 Площадь изысканного карьера, м2 175006 207589
2 Площадь извлекаемых запасов, м2 141856 157905
3 Площадь карьера после вскрытия, м2 139565 155241
4 Площадь временных зданий, сооружений, м2 600 600
5 Средняя мощность бортов разрабатываемого карьера, м 4,93 4,63
6 Средняя мощность вскрыши, м 1,6 1,4
7 Средняя мощность полезного слоя, м 3,3 3,2
8 Общая средняя мощность разрабатываемого карьера, м 4,9 4,6
9 Запасы изысканного карьера, м3 577521 664284
10 Объем вскрыши на площади извлекаемых запасов, м3 226969 227383
11 Потери в откосе вскрышного слоя, м3 2056 1872
12 Объем разработки вскрыши с учетом потерь, м3 224912 225511
13 Запасы полезного слоя оставляемые в целике (участок безопасности), м3 122422 156615
14 Объем потерь в откосе полезного слоя, м3 18594 7751
15 Объем потерь в кровле (0,15 м) при зачистке, м3 25515 23286
16 Объем потерь в подошве (0,30 м) (по площади дна), м3 40210 44846
17 Объем потерь полезного слоя всего, м3 79709 75883
18 Объем разработки полезного слоя с учетом потерь, м3 375389 431785
19 Норматив потерь при разработке полезного слоя, % 13,8 11,42
Проекты рекультивации нарушенных земель разрабатываются на основе дейст-
вующих федеральных экологических, санитарно-гигиенических, строительных, водохозяйственных, лесохозяйственных нормативов и стандартов с учетом региональных природно-климатических условий и месторасположения нарушенных участков земель.
Согласно ГОСТ 17.5.1.01-83 [9], в проектах нами предусматривается проведение рекультивации нарушенных земель, последовательным выполнением комплекса мероприятий в два этапа: технический и биологический (табл. 2).
Таблица 2 - Состав работ технического этапа рекультивации
Наименование объекта Площадь карьера, га Характеристика территории Мероприятия, предусмотренные на техническом этапе Мероприятия, предусмотренные на биологическом этапе
№1 №3
Земли лесного фонда К эасноселькупского участкового лесничества
Карьер песка: - откосы; - карьерная выемка. 14,3084 2,6101 11,5755 15,9123 3,0075 12,783 Антропогенно- нарушенная территория - Уборка мусора, порубочных остатков, выполаживание откосов, планировка поверхности - Уборка мусора, ле-сопорубочных остатков, планировка поверхности. Внесение минеральных удобрений, посев семян трав
Подъездная автодорога, бытовой городок 1,228 0,1218 Уборка мусора, порубочных остатков, планировка поверхности. Внесение минеральных удобрений, посев семян трав
Итого: 14,3084 15,9123 Внесение минеральных удобрений, посев семян трав
Основой технологии восстановления нарушенных ландшафтов является биологическая рекультивация. Выращивание растений на бесплодных песках является крайне трудоемким и дорогим мероприятием. Традиционная технология мелиорации песков включает нанесение на поверхность субстрата торфа толщиной 10-15 см, его перемешивание с песчаным субстратом и известкование. Обязательно также внесение органических и минеральных удобрений.
Между тем, добыча торфа в свою очередь приводит к нарушению ландшафта и ухудшению экологической обстановки в районах торфяников. Заторфованный песчаный субстрат легко дренируется и из него вымываются питательные вещества. Торф не связывает частицы песка и, поэтому, не защищает почвы от водной и ветровой эрозии. В связи с этим представляется актуальным применение новых, более совершенных, технологий мелиорации техногенных песчаных субстратов, основанных на применении экологически безопасных материалов и эффективных технологических приемах.
Применение нами метода рекультивации нарушенных земель без нанесения слоя торфо-песчаной смеси в значительной мере снижает затраты на рекультивацию,
т.к. при выполнении рекультивационных работ на нарушенные участки ландшафта не требуется нанесение торфо-песчаной смеси, и следовательно уменьшаются затраты на разработку торфа и песка для ее приготовления.
В проектах разработки карьеров № 1 и № 3 нами предложено проведение биологической рекультивации по новой технологии - посевом универсальной травосмеси в минеральный грунт (демутационный способ). Данный способ разработан на кафедре экологии Тюменской сельскохозяйственной академии, применен и испытан в окрестностях г. Надым, г. Новый Уренгой, на территориях Ямбургского и Комсомольского (Восточный и Западный купол) месторождений.
Основой этой технологии является универсальная травосмесь с широким экологическим диапазоном по всем осям факторов среды, без предварительного создания какого-либо плодородного слоя, на рекультивируемой площади. Семена травосмеси высеваются на голые грунты, лишенные минерального питания, после их предварительного боронования. При этом семена трав в травосмеси представлены тремя группами разных циклов развития: первая группа - с ускоренным циклом развития (1-2 года), вторая - со средним по длительности циклом развития (3-5 лет), третья - с длительным циклом развития (10-50 и более лет). В целом, состав травосмеси соответствует агроклиматическим условиям района работ, т.е. состоит из видов, не требовательных к теплу, с коротким периодом вегетации (табл. 3).
Таблица 3 - Состав травосмеси для проведения рекультивации без нанесения слоя
торфо-песчаной смеси
№ Наименование видов трав Количество Высота по- Реакция на
п/п кг/га % бегов, см увлажнение
1 Рожь 80 62,6 30-80 +
2 Кострец безостый 3 4,4 45-70 ++
3 Овсяница красная 7 6,6 40-100 +
4 Овсяница овечья 7 6,6 60-120 ++
5 Мятлик луговой 7 6,6 20-100 ++
6 Пырейник изменчивый 7 6,6 20-100 ++
7 Волоснец сибирский 7 6,6 30-100 ++
Итого: 118 100
Примечание: реакция на увлажнение: + - мирится с недостаточным увлажнением; ++ - предпочитает среднюю степень увлажнения
Нормы высева семян при 100%-ной хозяйственной годности, указанные в таблице 4, пересчитываются на норму фактической хозяйственной годности употребляемых семян по формуле: Н=ах100/б,
где а - норма высева семян при 100%-ной хозяйственной годности; б - % хозяйственной годности употребляемых семян; Н - искомая норма высева (в кг/га) употребляемых семян.
Удобным и достаточно наглядным количественным критерием эффективности биологического этапа рекультивации является широко применяемый в геоботанике показатель проективного покрытия растениями поверхности почвы, выраженный в процентах к общей площади участка. Проективное покрытие почвы естественной растительностью должно быть не менее 40% на участках с уклоном до 80° и не менее 60% на более крутых склонах. Сомкнутость искусственно создаваемого травостоя на участках рекультивации должна быть не менее величин, указанных в таблице 4 .
Таблица 4 - Сомкнутость искусственно создаваемого травостоя на участках рекультивации
Механический состав почв Эрозионно-неопасные Эрозионно-опасные
Таежные леса
Все типы минеральных почв 50 70
Примечание: эрозионно-опасные в таежных лесах участки с уклоном более 8°
Лесовосстановление проводилось на откосах карьера и на площадках бытового городка. Проектом предусматривается посадка черенков ив. Исследованиями установлено, что приживаемость черенков на 1-2 год после посадки составляет не менее 80%. Расстояние между рядами высаживаемых саженцев (черенков) - 5,0 м, между саженцами в ряду - 1,0 м. Количество комплексных минеральных удобрений, семян и посадочного материала (2000 шт/га) приведено в таблице 5.
Таблица 5 - Количество комплексных минеральных удобрений, семян
и посадочного материала
№ п/п Наименование материала Единица измерения Количество для карьера
№ 1 № 3
1 Комплексные минеральные удобрения: нитрофос кг 1157+116* 1290 +129*
2 Семена однолетних и многолетних трав кг 1366+137* 1523 +152*
3 Черенки ивы штук 5220+1044* 6015+1203**
Примечание: *в т.ч. подкормка, **в т.ч. дополнение до проектного количества
Технико-экономические показатели работ по проведению рекультивации земель, нарушенных в результате строительства проектируемых объектов, приведены в таблице 6.
Полученные результаты анализа проектно-изыскательских работ карьеров песка для Термокарстового ГКМ позволили сделать некоторые выводы и утверждения:
1. Для уменьшения потерь песка и предупреждения загрязнения атмосферы отвалы песка необходимо располагать по отношению к карьеру с учетом розы ветров.
2. Проведение биологической рекультивации по новой технологии - посевом
универсальной травосмеси в минеральный грунт (демутационный способ) позволяет получить положительный эффект от рекультивации карьеров.
Таблица 6 - Технико-экономические показатели работ по проведению рекультивации земель
№ п/п Величина показателя для
Наименование показателя карьера
№ 1 № 3
1 Общая площадь нарушаемых (нарушенных) земель, (га) 17,5006 15,9123
в том числе: сельскохозяйственных 17,5006 15,9123
2 Общая площадь рекультивируемых земель, (га) 14,3084 15,9123
3 Площадь рекультивируемых земель после завершения разработки, (га) 14,3084 15,9123
4 Площадь снятия плодородного слоя почвы, (га) - -
5 Площадь снятия потенциально плодородного слоя почвы, (га) - -
6 Мощность рекультивационного слоя (м) в том числе:
плодородного слоя почвы - -
потенциально плодородного слоя почвы (торфо-песчаная смесь) - -
7. Углы заложения рекультивируемой поверхности (град.) 11 11
то же для: откосов карьерной выемки 11 11
8. Сметная стоимость рекультивации нарушенных земель (тыс. руб.), без НДС 2124,929 2480,786
Представленные в данной работе проекты карьеров песка с применением предложенного метода рекультивации, разработанные ЗАО «Тюменским научно-исследовательским и проектным Институтом нефти и газа» прошли успешно экспертизу и были внедрены при обустройстве Термокарстового газоконденсатного месторождения. Кроме этого, выполненный Институтом ряд проектов карьеров песка для других месторождений Западной Сибири получил одобрение заказчиков и внедрен.
Список литературы:
1. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения: СНиП 1102-96. - М. : ФГУП ЦПП, 2005. - 44 с.
2. Инженерно-экологические изыскания для строительства: СП 11-102-97. - М. : Госстрой России ; ГУП ЦПП, 2001. - 37 с.
3. Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства: СП 11103-97. - М. : Госстрой России ; ГУП ЦПП, 2001. - 29 с.
4. Инженерно-геодезические изыскания для строительства: СП 11-104-97. - М. : Госстрой России ; ГУП ЦПП, 2001. - 70 с.
5. Инженерно-геологические изыскания для строительства: СП 11-105-97: в 6 ч. - М. : Госстрой России, 2008-2009 гг.
6. Изыскания грунтовых строительных материалов: СП 11-109-98. - М.: ПНИИС, 1998. - 28 с.
7. Об утверждении требований к структуре и оформлению проектной документации на разработку месторождений твердых полезных ископаемых, ликвидацию и консервацию горных выработок и первичную переработку минерального сырья : приказ Минприроды Российской Федерации от 25 июня 2010 г. № 218 [Электронный ресурс] // Официальный сайт компании «Консультант Плюс». - Режим доступа: http: // base. consultant. ru/cons/ cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=103716. (дата обращения: 01.02.2013).
8. Ковшов С.В. Влияние площадных стационарных источников пылевыделения на окружающую среду и рабочее пространство в карьерах / С. В. Ковшов, Ю.В. Шувалов [Электронный ресурс] // Актуальные проблемы географии и геоэкологии: электронное научное периодическое издание. - 2009. - №2 (6). - Режим доступа: geoeco.mrsu.ru
9. Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения: ГОСТ 17.5.1.01-83 // Охрана природы. Земли: сборник. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2002. -С. 48-55.
List of references:
1. Engineering surveys for construction. Main provisions : SNiP 11-02-96. - M. : Federal state unitary enterprise the PDC, 2005. - 44 p.
2. Engineering and environmental surveys for construction : SP 11-102-97. - M. : Gosstroy of Russia ; state unitary enterprise of CES, 2001. - 37 p.
3. Engineering-hydrometeorological researches for construction of: joint ventures 11-103-97. - M. : Gosstroy of Russia ; state unitary enterprise of CES, 2001. - 29 p.
4. The engineering-geodesic surveys for the construction of : joint ventures 11-104-97. - M. : Gosstroy of Russia ; state unitary enterprise of CES, 2001. - 70 p.
5. The engineering-geological surveys for the construction of : joint venture 11-105-97: in 6 hours. -M. : Gosstroy of Russia, 2008-2009.
6. Survey of underground construction materials : JV 11-109-98. - M.: ПНИИС, 1998. - 28 p.
7. On approval of the requirements to the structure and design of project documentation for the development of fields of solid minerals, liquidation and conservation of the mining and primary processing of mineral raw materials : the order of the Ministry of natural resources of the Russian Federation, dated June 25, 2010. № 218 [Electronic resource] // the Official site of the company «Consultant Plus». - Mode of access: http: // Kyivstar consultant. EN/cons/ cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=103716. (date of circulation : 01.02.2013)
8. Kovshov S.V. The influence of the area of stationary sources of dust producing on the environment and the working space in the quarries / S.V. Kovshov, YURI. Shuvalov [Electronic resource] // the Actual problems of geography and Geoecology: electronic scientific periodical. - 2009. - №2 (6). - Mode of access : geoeco.mrsu.ru
9. The protection of nature. Recultivation of land. Terms and definitions : GOST 17.5.1.01-83 // nature Protection. Of the earth : the collection. - M. : IEC Publishing house of the standards, 2002. - P. 48-55.
