Технологии рекультивации и обустройство нарушенных земель в Западной и Восточной Сибири

На разрезе «Бородинский» породные отвалы отсыпают с 1950 г., на них широко распространены начальные эрозионные формы в виде промоин (рытвин), приуроченные к откосам незадернованных склонов отвалов. В плане такие формы имеют линейную форму на откосах и извилистую форму – на поверхности отвалов (рис. 3.1в, г). Генеральный продольный профиль их соответствует направлению и форме склона, на котором они развиты. Всего на откосах и поверхности отвалов насчитывается 34 промоины, самые крупные из которых дали начало активному формированию локальных овражно-балочных систем. Обобщенные показатели породных отвалов представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Характеристики породных отвалов действующих разрезов Канско-Ачинского угольного бассейна

На протяжении ряда лет (с 2000 г.) на разрезе «Бородинский» систематически отслеживалось формирование двух наиболее крупных оврагов – на внутреннем отвале в выработанном пространстве разреза и на внешнем отвале «Западный» (рис. 3.2).

Практика показывает, что отсыпка вскрышных отвалов по ГОСТам и методикам 1970–1980 гг. резко снижает экологическую эффективность материальных и финансовых затрат угольных разрезов – сокращается площадь рекультивированного отвала, сокращается площадь естественно-природного ландшафта, на котором отсыпан отвал. Кроме того, к негативному экологическому воздействию на окружающую природную среду мы причисляем вынос из тела отвала углесодержащих пород, которые при контакте с атмосферным воздухом начинают возгораться, – в результате в атмосферу попадают оксиды углерода, азота, сернистый газ, бензапирен и др.

Формирование овражно-балочных систем на породных отвалах имеет двоякий экологический негативный аспект: с одной стороны, сокращается площадь рекультивированного отвала, уходящего под овраг, а с другой – вынос горных пород из тела отвала сокращает: а) площадь рекультивированных нижележащих ярусов отвала; б) площадь земель, находящихся в природном состоянии. Как показывает анализ морфологического состава пород, выносимых из тела отвалов, это аргиллиты и углистые аргиллиты, некондиционный уголь. Эти породы обладают низкой биологической продуктивностью, поэтому весьма длительное время вывалы горных пород не подвержены зарастанию травянистой и древесно-кустарниковой растительностью. В этих условиях финансовые, материальные затраты на рекультивацию земель и человеческий труд совершенно бессмысленны.

Рис. 3.2. Фрагменты формирующегося оврага на отвале «Западный»: а – стартовая водосборная канава глубиной до 1,0 м; б – средняя часть оврага на поверхности отвала глубиной 1,5-2,0 м; в – место перехода оврага с поверхности на откос отвала; г – откосная часть оврага

Отвал «Западный» был отсыпан в 1970-е гг. В его южном секторе в приоткосной полосе по верху отвала карьерным экскаватором была пройдена траншея для сбора и аккумуляции талой и дождевой воды. Однако такая конструкция отвала сыграла крайне негативную роль в обеспечении целостности рельефа отвала. Собранная вода подмыла внешний – южный – борт траншеи. Вследствие этого произошел залповый прорыв огромного объема воды на откос отвала. Результатом этого явилась глубокая промоина в теле отвала.

Так было положено начало формированию оврага – самого крупного в настоящее время. Появлению на поверхности отвалов значимых объемов талой воды в весенний период способствует интенсивное прогревание горизонтальных площадей отвалов за 7–10 дней на водосборной площади 60 га. Перепад рельефа отвала «Западный» и отвала «Южный» составляет 15–16 м. Уклоны поверхностей обоих отвалов ориентированы в западном направлении. В результате в месте врезки оврага в отвал формируется водоток в объеме 40–60 тыс. м³, перепускаемый по основанию оврага. Это самое низкое место на отвале с высотной отметкой 315 м. Направление водотоков показано на рис. 3.3.

Прогнозирование динамики параметров оврага проводили по двум направлениям: интенсивное во времени воздействие природных факторов – пессимистический вариант и слабое – растянутое во времени – оптимистический вариант. В моделировании учтено действие следующих природных факторов: толщина снежного покрова принята в диапазоне 30–60 см; температура воздуха – в диапазоне 5–15°; период снеготаяния – 8–16 дней; количество осадков и интенсивность их выпадения – в диапазоне 5–20 мм/сут. По первому варианту овраг займет примерно 60 % площади отвала и по второму – от 16 до 22 % (рис. 3.4).

В период наблюдений условия формирования водостока значительно отличались по годам. В весенний период водосток формировался как в результате интенсивной солнечной радиации при резких перепадах температур на протяжении суток, так и в результате вторжения теплых воздушных масс с одновременным выпадением осадков. Водосток проходил по хорошо и слабо промерзшей почве. В летний период водосток также формировался в разных условиях: дожди выпадали на влажную уплотненную, на сухую переуплотненную почву и т.п.