Метод визначення рівня впливу гірничодобувних підприємств на ґрунти

Ґрунт не забирає поглинаючих речовин остаточно. вони зберігаються лише до збільшення кількості води. Значуща роль в процесі поглинання грають живущі мікроорганізми. Розмножуючись в ґрунтах вони для будівництва свого тіла поглинають із ґрунтового розчину різні поживні речовин. Після смерті тіла мікроорганізмів перегнивають і ті ж речовини повертаються в землю і можуть бути використані рослинами.

2.      Реакція ґрунтів – якщо в ґрунті багато кислот ( вугільна кислота, фульвокислоти ) чи луги ( сода в солонцях ), то культурні рослини розвиваються слабо і навіть помирають. Реакція ґрунту ( кислотність, лужність ) залежить від того, які речовини поглинаються нею. Якщо ґрунти ( тверда частина ) поглинула Н2 і Al вона буде кислою; ґрунт забрав із розчину Na – лужна, ґрунт насичений Са буде мати нейтральну реакцію. В природі розпізнають ґрунти, які мають різні реакції: болотні, підзолисті, красноземи – кислотні; солонці – лужні; чорнозем – середня реакція.

3.      Скважність ґрунту – якщо мала кількість води і повітря рослини гинуть. Тому треба піклуватись, щоб разом з їжею завжди були вода та повітря, які знаходяться в ґрунтових пустотах. Пустоти ( пори, свердловини ) займають половину  всього об’єму ґрунтів. Розмір їх різний. Малі свердловини мають розмір до сотих тисяч міліметрів, великі тріщини, пустоти мають розмір до декілька сантиметрів. Дуже мілкі і великі створюють не сприятливі умови для рослин.

4.      Водопроникливість ґрунтів – потрапивши на ґрунт в вигляді опадів, вода під впливом сили тяжіння  просочується по великим свердловини розсмоктується по тонким свердловинам чи капілярам. Вода в глинистому ґрунті просочується в сотні раз повільніше чим в пісочних ґрунтах. Проникає по тріщинам, по ходам старих прогнивших коренів. Але це відбувається в глинистому безструктурному ґрунті. Якщо він багатий на перегній і вапно, то з`являться пористі зернинки та грудочки, які мають гумус і сильні до розливу водою. Глиняні ґрунти мають хорошу водопроникливість, не дивлячись на те що він складається із маленьких частин.

5.      Вологоємкість – потрапляючи в ґрунти вода змочує частини, оточуючи їх нашаруваннями. Вода прилипає до ґрунту і ґрунт утримує його в силу своєї поверхневої енергії. Чим ближче нашарування води до ґрунтових частинах, тим сильніше затримується він ґрунтом, тим сильніше він пов’язаний з ґрунтом. Здатність ґрунтів затримувати воду при умовах здатного його стікання – водоутримання здатність ґрунтів.

Вологоємкість у різних ґрунтах різна. 100г глиняних ґрунтів багата перегноєм може задержувати в собі 50г води, а 100г піскових ґрунтів – 5-25г; рілля суглинистих та глиняних ґрунтів задержують на 100г – від 30-40г; торф’яників відрізняються високою вологоємкістю від 100-300г.

6.      Водомісткість ґрунтів – якщо ґрунти застеляються водонепроникненим нашаруванням, то при сильному дощі його пори заповнюються водою. Чим більше сквапність в ґрунтах, тим більше поміститься в ньому води. Ця кількість води буде співпадати з водоємкістю ґрунтів. Водомісткість потрібно відрізняти від вологоємкості ґрунтів, під якою розуміється кількість води, утримуючою ґрунтами. Після повного зволоження його і вільного стікання води по порам вниз чи в сторону по схилу.

7.      Тепло в ґрунтах – тепло отримує від сонця, нагріваючи його променями чи із повітря і атмосферних опадів. Трішки тепла приходить від внутрішніх нагрітих пластів Землі, а також виділяється при диханні живих організмів, розлаганні рослинних та тваринних залишків.

Не всі ґрунти нагріваються однаково. Темні багаті чорноземи нагріваються швидше, чим світлі та сирі. Це відбувається, тому що багато тепла вирачається на нагрівання і випаровування води, яка знаходиться в ґрунтах. Пісочні сухіше глиняних, тому нагріваються в декілька раз швидше. Також нагрівання ґрунтів залежить від розміщення ( південні схили, північні схили ).Одержане тепло передається в нижні пласти, хорошою теплопровідністю являється тверда частина ґрунтів і води. Слабкий провідник являється – вода. Для розвитку ґрунтових рослин і других організмів – сприятливі теплі ґрунти.

1.2. Коротка характеристика видів рекультивації ґрунтів та подальшого використання відновлених земель

Законодавство завжди передбачало необхідність включення проекту рекультивації у будь-який проект, пов’язаний із техногенним порушенням ґрунтового покриву, а вартості рекультивації — у собівартість одержуваної рудної чи нерудної продукції.

Відкрите добування корисних копалин призводить до істотного погіршення екологічної ситуації як на видобувних підприємствах, так і на навколишніх територіях. Порушення гідрологічного режиму на одних територіях призводить до втрат підґрунтових вод на інших, а також до підтоплення та заболочення ґрунтів і підґрунтя. Під час обвіювання вітром териконів і відвалів розкривних порід повітря забруднюється пилом та газами. Водяні потоки зносять пухкі породи в гідрографічну мережу. При цьому забруднюються балкові й річкові долини, замулюються стави, ріки, озера, гине риба. Техногенне руйнування ґрунтового покриву зменшує площі орних земель. Під промисловими відвалами та териконами у нашій державі зайняті значні площі земель, які створили певну екологічну загрозу довкіллю. У зв’язку з цим виникла потреба у необхідності рекультивації земель.

Рекультивація земель – комплекс інженерних, гірничих, меліоративних, біологічних, санітарно-гігієнічних та інших заходів спрямованих на повергнення порушених промисловістю територій у різні види використання: сільського господарства, лісогосподарства та зони відпочинку.

Оцінка розкривних порід за їхньою придатністю до рекультивації

Розкривні породи неоднорідні також за, іншими хімічними властивостями. Тому меліорація цих порід включає вапнування, внесення мінеральних добрив і гомогенізацію їх верхнього шару. Шахтний спосіб добування корисних копалин також спричинює порушення ландшафту. Над шахтними виробками просідає ґрунт, змінюються рельєф, гідрологічний і геохімічний режим території, терикони забруднюють оточуючу територію шкідливими сполуками.

При добуванні нафти і газу погіршується якість ґрунтів в ре­зультаті забруднення їх сирою нафтою, супутніми газами, пластовими (солоними) водами, буровими розчинами тощо. Буріння свердловин, будівництво газо- і нафтопроводів спричинюють порушення ґрунтів на значних площах. Те саме відбувається під час будівництва доріг, ліній електропередачі, промислових підприємств та інших об'єктів.

В наш час в багатьох країнах світу розроблено прийоми рекультивації кар'єрів, териконів, золовідвалів, шлаків, а самі відходи використовують на виготовлення будівельних матеріалів і будівництво доріг.

В науково-дослідних установах і сільськогосподарських підприємствах розроблено методику рекультивації земель, порушених гірничодобувними роботами, її проводять в три етапи.

Перший етап — підготовчий. На цьому етапі проводять обстеження порушених територій, визначають напрям рекультивації, складають техніко-економічне обґрунтування і проект реконструкції.

Другий етап — гірничотехнічна рекультивація, її проводять гірничодобувні підприємства. Технологія гірничотехнічної рекультивації залежить від багатьох факторів: виду використання рекультивованих площ, об'єму розкривних порід і родючого шару ґрунту, відстані їх транспортування, наявності потрібних машин і обладнання, рельєфу, клімату, гідрологічних особливостей місцевості та ін.

Цей етап рекультивації проводять одночасно з експлуатацією кар'єру. Він складається з кількох стадій і серій необхідних робіт.

                  Перша стадія — зняття і складування гумусного горизонту ґрунту і окремо нейтральної (нетоксичної) породи для наступного їх використання під час рекультивації.

                  Друга стадія — формування і планування поверхні відвалів.

                  Третя стадія — формування потенційно родючого горизонту ґрунту. Якщо породи відвалів містять понад 20 % токсичних речовин, то спочатку їх засипають шаром нейтральної породи до 1м (лес, пісок, лесовидний суглинок), а потім шар гуміфікованого ґрунту,

У разі потреби розкривні породи вапнують, розпушують насипний лес тощо.

На території рекультивованих ґрунтів будують під'їзні дороги, дренажну систему, гідротехнічні споруди для захисту відновлених ґрунтів від водної ерозії тощо.

Третій етап — біологічна рекультивація. Вона спрямована на відновлення родючості рекультивованих земель з метою переведення їх у повноцінні угіддя різного призначення. Напрям і методи біологічної рекультивації вибирають залежно від географічного положення району, клімату і господарсько-економічних особливостей.

Найпоширенішим і найдешевшим видом освоєння рекультивованих територій є лісонасадження. В інших випадках на відновлених землях вирощують польові або плодові культури, створюють зони відпочинку (лісопарки з водоймами), архітектурно-ландшафтні комплекси тощо.

Щоб уникнути порушення продуктивних ґрунтів на значних площах, рекомендується нові автомагістралі прокладати у напрямку існуючих доріг, надземні і підземні лінії електропередачі, газо- і нафтопроводи прив'язувати до доріг, ділянок малопродуктивних земель.

Вибору способу розкриття передує визначення придатності розкривних порід до рекультивації, яке здійснюють при детальному геологорозвідуванні родовища корисних копалин. М. І. Горбунов і співавтори (1974) визначають придатність за такими головними ознаками: реакцією середовища (рН), вмістом токсичних солей, вмістом увібраного натрію, гранулометричним складом, мінеральним складом фракції 1–2 нм, твердістю ґрунтової кірки, вмістом гумусу тощо. Цих ознак цілком достатньо, щоб віднести породу до однієї з таких категорій:

1) цілком придатні;

2) придатні;

3) придатні, але потребують деякого поліпшення;

4) непридатні або такі, що потребують докорінного поліпшення.

Л.В. Моторіна та В.А. Овчинніков (1975) виразили кількісно співвідношення цих ознак і розробили класифікацію розкривних порід за їхньою придатністю до рекультивації. Дані щодо потужності різних шарів розкривних порід, їхньої придатності до біорекультивації дають змогу вибрати різновид рекультивації та запланувати технологію розкриття. Для кожного родовища розробляють технічні умови гірничотехнічного етапу рекультивації, які й визначають технологію розкриття, тобто добування корисних копалин, щоб створити сприятливі умови для подальшого використання земель. Ці умови визначають, які горизонти розкриття повинні лягти в підмурок відвалу, які — всередину і наверх. Йдеться про селективне відсипання розкривних порід, що забезпечує можливість використання відвалів для біологічної рекультивації.

Техногенні ландшафти характеризуються відсутністю рослин, нагромадження гірських порід та інших залишок після видобутку копалин. Шляхи рекультивації певною мірою обумовлюються характером порушених територій. Тому вченими розроблено  ряд класифікацій техногенних ландшафтів:

–        ландшафти, що виникли при відкритому видобуванні;

–        відвали, терикони, насипи та інші утворення сформовані з викидів пустої породи, розкривних порід та різних відходів;

–        водосховища, відстійники, сховища хвостових скидів, розливи, поля фільтрації;

–        поверхневі деформації, провали, просади, прогини.

Технологічний етап. Підготовка поверхні відвалу має важливе значення для подальшого освоєння порушених земель і включає такі роботи: первинне планування, вторинне планування після усадки порід селективне укладання порід у відвали. Підготовка поверхні відвалу для рекультивації здійснюються на ділянках, де видобувні роботи закінчені  і в подальшому проводитись не будуть.

Великі обсяги планувальних робіт доводиться робити на відвалах. Напрямок майбутнього освоєння  порушених земель визначає характер планувальних робіт(мал. 1)[П.П. Надточій: «Охорона та раціональне використання природних ресурсів і рекультивації земель»-2006].

а)суцільне                            б)часткове

в)терасове

(мал. 1) Напрямок порушених земель

Суцільне – планування  поверхні проводиться сільськогосподарського освоєння земель, терасове – для садівництва і заліснення, часткове – для лісогосподарських потреб.

Після усадки порід потрібно вторинне їх планування для усунення нерівностей, які при цьому виникли. На сплановану поверхню відвалу укладають родючі породи і родючі ґрунти. При наявності токсичних  порід створюють захисний екрануючий шар. Для зниження об’ємів планування  поверхні внутрішніх відвалів застосовують віялову схему укладання розкривних робіт. Розкривні породи складають шарами по дозі на радіус розвантаження екскаватора. Зменшення відстані між гребнями дозволяє рівномірно розміщувати розкривні породи у відвалах і скоротити об’єм планування. Наймасштабніше добування корисних копалин у Криворізькому та Камиш-Бургунському залізорудних басейнах України, в Придніпровському кам'яновугільному та Нікопольському марганцевому басейнах. У Криворізькому басейні вже вироблені кар’єри на глибину 500м і більше, велика кількість зовнішніх відвалів загромаджує й забруднює територію родовища.