Рекультивация породного отвала ОАО шахта «Капитальная» Кемеровской области

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 37– 43°. 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	плоский 2-ярусный 3061,9 тыс. м3
– площадь основания	22,6 га
– средняя высота	21,5 м
– максимальная высота	58 м
– углы бортовых откосов	от 37–43 до 90°
– год пуска отвала в эксплуатацию	1952
– год прекращения подачи породы	1998
– состояние отвала	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, отли- чающиеся 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

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.