УДК 622.882

ОБОСНОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ВСКРЫШНЫХ, ОТВАЛЬНЫХ И РЕКУЛЬТИВАЦИОННЫХ РАБОТ НА ОТКРЫТЫХ РАЗРАБОТКАХ

Т. Калыбеков, К.Б. Рысбеков, Ы. Жакыпбек

КазНТУ им. Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан

При открытой разработке месторождений полезных ископаемых почвенный слой на земельном отводе нарушается горными выработками, внешними отвалами, промышленными площадками, хвостохранилищами, энергетическими и другими коммуникациями. Все эти нарушения относятся к ландшафтным нарушениям природной среды [1-3].

На открытых горных работах площадь занимаемая под отвалами вскрышных пород несколько раз превышает площадь выработанного пространства карьера. За период эксплуатации месторождения открытым способом режим нарушения почвенного слоя является неравномерным, и зависит от местоположения и способа формирования отвала и системы разработки.

При освоении горизонтальных и пологих месторождений (рисунок 1) полезных ископаемых в начальном периоде отработки вскрышные породы складируются на внешних отвалах. В этих условиях происходит интенсивное нарушение почвенного слоя вскрывающими выработками, верхним вскрышным уступом и внешними отвалами. После появления достаточного выработанного пространства для внутреннего складирования вскрышных пород нарушение почвенного покрова будет происходить равномерно в соответствии с подвиганием фронта горных работ.

При открытой разработке крутых и наклонных залежей (рисунок 2) нарушение почвенного слоя происходит вскрывающими месторождение горными выработками, вскрышными работами и внешними отвалами. После достижения горными работами конечных контуров карьера нарушение почвенного слоя горными выработками прекращается (этап 1- 6).

Интенсивность нарушения почвенного слоя зависит от геометрических

Рисунок 1 - План карьера при разработке горизонтального месторождения в начальном периоде:

1-внешние отвалы; 2-первоначальное выработанное пространство; 3-контур карьерного поля; V_г –годовое подвигание фронта горных работ

параметров отвалов и их схемы развития. На отвальных работах возможны схемы поярусного формирования и одновременное формирование всех отвальных ярусов. При поярусном формировании нарушение почвенного слоя при внешнем отвалообразовании прекращается после достижения первым отвальным ярусом своих конечных контуров. При одновременном формировании отвальных ярусов почвенный слой нарушается до окончания освоения месторождения и ежегодные нарушения земель минимальны. В этом случае нарушение почвенного слоя определяется параметрами отвала, производительностью карьера и коэффициентом вскрыши. Во всех случаях формирования отвальных ярусов следует производить рациональный выбор комплекса рекультивационных работ по техническому и биологическому этапу.

Размеры нарушенных земель в течение года зависит подвигания верхнего вскрышного уступа. Они служат для планирования рекультивационных работ по снятию плодородного слоя почвы с площади карьера. Нарушаемая площадь в пределах контура карьера в течение года определяется по формуле

S_н = L_з А, м² , (1)

где L_з – годовое подвигание забоя верхнего вскрышного уступа,м; А – ширина экскаваторной заходки, м.

Рисунок 2 - Схема нарушения земель горными выработками:

1-10 - этапы развития горных работ; 1-6 - этапы нарушения земель;

g_в g_л – углы откоса рабочего борта карьера со стороны висячего и лежачего боков; g_п – угол откоса борта карьера на момент погашения горных работ

На открытых горных работах от параметров отвала, и его формы зависят интенсивность нарушения земель, сроки и направление рекультивации, эффективность использования земель и технико-экономические показатели рекультивации нарушенных земель. C точки зрения рационального землепользования уменьшение периметра основания отвала может привести к сокращению размеров изымаемых площадей. Наименьшие периметры основания имеют отвалы правильной геометрической формы, имеющей круглое, квадратное и прямоугольное основание [1,4]. При выводе расчетных формул параметров отвала нами приняты допущения, что отвалы с круглым основанием имеют форму усеченного конуса, с квадратным основанием – усеченной четырехгранной пирамиды и с прямоугольным – обелиска.

В таблице 1 приведены расчетные формулы [3] для определения следующих параметров отвала: площади основания, верхней горизонтальной поверхности, объема, ширины или радиуса. В формулах приняты следующие обозначения: V– объем отвала; Н – высота отвала; b - угол откоса отвала; К_р – коэффициент разрыхления вскрышных пород; n = /α – отношение длины отвала к его ширине.

Таблица 1 - Формулы для определения параметров нарушаемых земель

Форма основания отвала	Геометрическое тело	Площадь основания отвала	Площадь верхней поверхности отвала	Объем отвала	Ширина (радиус) основания
Круг	Усечен- ный конус
Квадрат	Усечен- ная пирамида
Прямоугольник	Обелиск

Рекультивация нарушенных земель включает два этапа: технический и биологический. Технический этап рекультивации включает подготовку нарушенных земель для последующего использования в народном хозяйстве. Биологический этап рекультивации земель включает в себя мероприятия по восстановлению плодородия нарушенных участков.

На техническом этапе рекультивационные работы на карьерах начинается со снятия плодородного слоя почвы с нарушаемой площади карьера и отвала. Качество снимаемого плодородного слоя почвы оценивается по содержанию гумуса, механическому составу и содержанию вредных для растений солей. Работы по снятию плодородного слоя почвы производится в летнее сухое время года с целью обеспечения агрохимических свойств, опережение его снятия в основном не превышает значения годового подвигания фронта вскрышных и отвальных работ.

На открытых горных работах к основным объектам рекультивации относятся выработанные пространства карьеров и внешние отвалы вскрышных пород. Поэтому до формирования соответствующей подготовленной поверхности отвала плодородный слой почвы хранится во временных складах, располагаемых вблизи рекультивируемых площадей.

Последующее целевое использование нарушенных земель для нужд народного хозяйства устанавливается выбором рационального направления рекультивации. Выбор направления рекультивации при освоении конкретного месторождения осуществляется с учетом рационального и комплексного использования земельных ресурсов района, создания гармонических ландшафтов в соответствии с требованиями экологии, эстетики и хозяйства региона.

Таким образом, при производстве вскрышных работ на открытых разработках удаляются из недр значительные объемы вскрышных пород, которые складируются во внешних отвалах. При этом нарушаются земельные ресурсы при ведении открытых горных работ в карьере и формировании отвалов. Эти нарушенные земли должны своевременно рекультивироваться недропользователями для нужд народного хозяйства. Комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель и улучшение состояния окружающей среды, требует проведения исследований по техническому и биологическому этапу рекультивации совместными усилиями горняков и биологов на конкретных объектах горнодобывающей промышленности.

Литература

1 Томаков П.И., Коваленко В.С. Рациональное землепользование при открытых горных работах. –М.: Недра, 1984.-213 с.

2 Горлов В.Д. Рекультивация земель на карьерах. –М.: Недра, 1981.-260 с.

3 Чулаков П.Ч., Бегалинов А., Калыбеков Т. Интенсификация рекультивации нарушенных открытыми горными работами земель. -Алматы: Гылым, 1994.-272 с.

4 Брылов С.А., Грабчак Л.Г. и др. Охрана окружающей среды. -М.: Высш.шк., 1985. -272