Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 622.882:622.271

Управління земельних ресурсів Дніпропетровської облдержадміністрації

МЕТОДИКА ПРОГНОЗУВАННЯ ВТРАТ ЗЕМЕЛЬНИХ РЕСУРСІВ ПРИ ВІДКРИТІЙ РОЗРОБЦІ МАРГАНЦЕВИХ РОДОВИЩ

В.І. Фененко

Зменшення втрат земельних ресурсів є однією з найважливіших задач вдосконалення технології та організації відкритих гірничих робіт. Вирішення цієї задачі пов'язується з підвищенням ефективності виробничих процесів як в період експлуатації родовища, так і в період його доробки, коли остаточно формуються залишкові відпрацьовані простори кар'єру. Тому оцінку можливих втрат земельних ресурсів слід здійснювати на етапі проектування відкритої розробки родовища шляхом прогнозування технологічних схем, які мають базуватися на технічних рішеннях, відповідаючи вимогам охорони навколишнього середовища в цілому і земельних угідь зокрема.

Будівництво в Нікопольському марганцевому басейні великих кар'єрів і відчуження для їх потреб значних площ високо родючих земель сприяло проведенню наукових і проектних робіт стосовно гірничотехнічної та біологічної рекультивації. Загальні питання обґрунтування техніки й технології рекультивації при відкритій розробці горизонтальних родовищ вирішені Новожиловим М.Г., Тартаковським Б.Н., Шапарем А.Г., Горловим В.Д., Гумеником І.Л., Дороненком Є.П., Прокопенком В.І., Ткаченком Н.І. та ін. Важливу роль в удосконаленні технології нанесення родючого шару ґрунту на поверхню відвалу відіграють дослідження Супруна В.І. та Чумакова П.Н. В них аналітично досліджена раціональна послідовність формування й рекультивації зовнішніх відвалів вугільних кар'єрів.

Технологія рекультиваційних робіт при відкритій розробці родовищ має достатнє забезпечення проектною та нормативною документацією. Підготовлено довідкова література, методичні вказівки щодо складання проектів рекультивації земель, державні стандарти на проведення рекультивації та нормативи витрат коштів на ці роботи.

Аналіз вище наведених наукових праць дозволяє визначити недостатню теоретичну базу для прогнозування втрат земельних площ на етапі складання проекту розробки родовища корисних копалин відкритим способом. Саме цій меті присвячена дана стаття.

Принципи визначення втрат земельних ресурсів при відкритій розробці марганцеворудних родовищ базуються на можливих умовах формування цих втрат, які у систематизованому виді наведені в таблиці 1. У відповідності до цієї систематизації всі втрати земель розподілені на три групи: 1) землі, що відновлюються; 2) землі, що частково відновлюються; 3) землі, що повністю не відновлюються. Для кожної з цих груп запропоновані аналітичні формули, з використанням яких можна прогнозувати втрати земельних ресурсів для окремого кар'єру або для групи кар'єрів, що спільно розробляють родовище в складі одного гірничо-збагачувального комбінату.

Таблиця 1 - Систематизація втрат земельних ресурсів при відкритій розробці родовища

Для 1-ої групи втрати земельних ресурсів Sв.в, що відновлюються на поверхні внутрішніх відвалів, можна визначити за формулою:

Sв.в = (Sк- Sз.п),

де Sк - площа поверхні кар'єрного поля; Sз.п - площа поверхні залишкового відпрацьованого простору.

Окремі дільниці марганцевого родовища розробляють окремими кар'єрами, інші - групою спільно функціонуючих кар'єрів. Тому за умови спільного розкроювання кар'єрних полів одного родовища формула (1) набуває вигляду:

де і - номер за порядком кар'єра, що працює на окремому марганцевому родовищі; і = 1,2,…no, де no - кількість кар'єрів, що працюють на окремому родовищі; j - номер кар'єра за порядком при спільній роботі їх на одному родовищі; j = 1,2,…nс, де nс - кількість кар'єрів у групі.

Для і-го кар'єру втрати земель площею Sв.в j, що відновлюються в контурах родовища, розроблюваного групою кар'єрів у кількості nc, визначається за формулою:

де Sр.т - площа поверхні залишкового простору при відпрацюванні останньої заходки або площа поверхні розрізної траншеї.

Для охорони довкілля від впливу гірничих робіт створюють санітарну зону. ЇЇ площа навкруги групи кар'єрів визначається за виразом:

де nк - загальна кількість кар'єрів, що розробляють родовище; Вк , Lк - відповідно ширина і довжина кар'єрного поля на поверхні; Вс.з - ширина смуги санітарної зони; Квт - коефіцієнт, що враховує зменшення втрат земельних ресурсів на створення санітарної зони:

де Lср - середня довжина кар'єрного поля.

Втрати земель, відновлюваних на поверхні зовнішніх відвалів (див. таблицю 1), визначаються за формулою:

Sв = S к.т + S р.т + S ч + S с.з

де S к.т, S р.т , Sч , S с.з - відповідно площі земель, що відводять під відвали розкривних порід для проведення капітальних та розрізних траншей, складування родючого шару, а також створення санітарної зони біля відвалу.

Площа поверхні зовнішнього відвалу, яка підлягає відновленню (рекультивації), становить: Sв = А2, де А - довжина (ширина) основи (підошви) відвалу у разі її квадратної форми (без урахування укосів відвалу);

А = -Hв2 ctgв + (Hв4 ctg2в + Hв Vв.з )-,5/Hв,

де Hв - висота відвалу; в - кут укосу відвалу; Vв.з - обсяг зовнішнього відвалу.

У групі 3 площа під укосами відвала (втрати, що не відновлюються) розраховується за виразом:

Sу = 4АHв ctgв .

Геометричні параметри зовнішніх відвалів визначають розміри площі земної поверхні, яку вони займають. Площа відвалу (нижня його основа - Sн) залежить від обсягу розкривних порід, що підлягають складуванню. При цьому укоси відвалу виположуються до невеликих значень в = 6-120 за рахунок наявності терас. З однієї сторони це позитивно впливає на використання площі під укосами, але з іншої - призводить до зменшення площі поверхні відвалу Sв, яку рекультивують для сільськогосподарського використання.

Для випадків, коли укоси відвалів не рекультивують під лісопосадки, кут укосу може бути збільшений до 20°-30° і площа поверхні відвалу Sв збільшується. Наприклад, при Vв = 150 млн. м3 це збільшення складає 50 га.

Площу поверхні земель, яка займана складом знятих родючих порід (чорноземом), можна розраховувати за формулою:

де Vч - обсяг родючих порід, що знімається на поверхні верхнього уступу; Hч - висота відвалу чорнозему; ч - кут укосу відвалу чорнозему.

У розрихленому вигляді обсяг родючих порід, що підлягають зняттю, може бути встановлений виходячи з формули:

Vч = (Sк.т + Sк) mч Кр,

де Sк.т - площа капітальної траншеї на поверхні; Sк - площа кар'єрного поля на поверхні; mч - потужність родючого шару (чорнозему), що знімається; Кр - коефіцієнт рихлення порід.

Площа санітарної зони (запобіжної смуги) визначається, виходячи з її ширини Вс.з та периметру відвалу Рв, а саме: Sс.з = РвВс.з.

Одним з питань, яке виникає вже при проектуванні відкритої розробки родовища, є прогноз достатності обсягів гумусового та потенціально-родю-чого шару в контурах гірничого та частково земельного відводів для повернення порушених земель за їх призначенням. Розглянуто приклад розрахунку достатності обсягу чорнозему для рекультиваційних робіт на марганцевих кар'єрах Орджонікідзевського ГЗК. Відповідно до формули (10) обсяг чорнозему, який знімається з поверхні кар'єрного поля, дорівнює у середньому 6,4 млн. м3. Необхідний обсяг чорнозему Vч.н для рекультивації внутрішніх відвалів складає 4,1 млн. м3. Виходячи з наведених розрахункових величин Vч і Vч.н, надлишок чорнозему складає 2,3 млн. м3 або 35,5 % . За умови, що після ліквідації кар'єру на поверхні земельного відводу залишаються зовнішні відвали, необхідний обсяг чорнозему для рекультивації поверхні визначається виходячи з її площі Sв=120 га (таблиця 2): Vч.з = 0,75 млн. м3.

Таблиця 2 - Втрати земель під укосами зовнішнього відвалу

Таким чином, навіть за умови, коли зовнішній відвал розміщується на неугіддях, чорнозему буде достатньо для рекультивації. Цей висновок підтверджується і практикою розробки марганцевих кар'єрів ОГЗК. Як відзначають науковці [1], площа, з якої знімається чорнозем майже на 30 % більше площі внутрішніх відвалів. За цієї причини в період експлуатації родовища досягається надлишок чорнозему (25-30%).

Нестача чорнозему може виникнути у випадку нанесення його потужністю, більшою 0,5 м, що сприяє підвищенню врожайності сільськогосподарських угідь. Так, за даними вегетаційних дослідів [2] при збільшенні потужності шару чорнозему з 40-50 см до 80-90 см продуктивність сільськогосподарських угідь підвищується на 150-180% і складає 63 ц/га у порівнянні з контрольним непорушеним повно профільними чорноземом, на якому продуктивність досягає 35-40 ц/га [2].

У разі спільної роботи групи кар'єрів, що відпрацьовують одне родовище або його частину, та складування розкривних порід у зовнішні відвали, зменшення обсягу цих порід за рахунок використання спільних траншей сприяє зменшенню втрат земельних ресурсів. Таке зменшення площі земель відбувається внаслідок впливу наступних чинників:

можливого збільшення висоти відвалу (площа зменшується на Sв.в);