Л.И. Бондалетова
Промышленная экология
Учебное пособие / Том. политехн. ун-т. — Томск, 2002. — 168 с.

Глава 2. Горнодобывающая промышленность

2.5. Нарушение земной поверхности при разработке месторождений

Нарушения земной поверхности, непосредственно связанные с производством горных работ, ограничиваются в основном площадями горных отводов и территориями, выделяемыми для размещения отходов производства.

Существует несколько классификаций форм ландшафтных нарушений земной поверхности. По одной из классификаций нарушения делятся на траншеи, карьеры, отвалы (при открытых разработках) и впадины, провалы и отвалы породы (при подземных разработках). Отметим, что помимо перечисленных нарушений земной поверхности, значительные земельные участки занимаются отвалами сухих хвостов обогащения и хвостохранилищами.

По другой классификации рассматривают физическое, химическое и механическое нарушение земель.

Физическое нарушение земель характеризуется деформацией поверхности в результате воздействия горных работ, ухудшением структуры почвенного слоя из-за его обезвоживания или заболачивания, изменением природного ландшафта.

Химическое нарушение земель обусловлено их загрязнением кислыми шахтными водами, шламами, хвостами, высокоминерализованными рудничными и карьерными водами.

Механическое загрязнение земель вызывается пылевыми выбросами технологических производств, загрязнением земель отвалами, хвостохранилищами.

Все изменения земной поверхности отрицательно сказываются на ее биологических, эрозийных и эстетических характеристиках. Нарушения приводят к гибели или деградации растительного покрова; ухудшению качества или вообще потере плодородного почвенного слоя; к таким изменениям форм рельефа, что участки поверхности становятся малопригодными для продуктивного использования в сельском и лесном хозяйстве, а также для других целей. Результатом появления впадин и выемок на земной поверхности является изменение водных режимов и, как следствие, заболачивание местности. Лишенная растительного покрова поверхность земли подвергается интенсивной водной и ветровой эрозии.

Открытые разработки месторождений характеризуются наиболее обширными ландшафтными нарушениями, причем значительная часть их представляется в виде отвалов вскрышных пород, располагаемых за пределами карьерных полей. По данным американских исследователей, каждый участок земли, нарушенный при открытой разработке месторождений, оказывает вредное влияние на участок примерно такой же площади прилегающей территории.

Влияние размеров и количества карьеров

Рассмотрим возможности сокращения нарушения поверхности карьерными выработками при разработке месторождений стройматериалов. Одной из особенностей этих месторождений является их широкое распространение (глины, пески, гравий обнаруживаются почти повсеместно). В связи с этим около населенных пунктов, промышленных предприятий и строек возникает огромное количество карьеров разной, преимущественно малой, производственной мощности. При замене карьеров небольшой производительности меньшим количеством укрупненных карьеров помимо многих технических и организационных преимуществ достигается и значительное сокращение нарушаемых площадей земной поверхности.

Влияние расположения и количества отвалов

При открытой разработке месторождений расположение вскрышных пород внутри контура карьерного поля является оптимальным в отношении снижения площадей нарушаемых земель.

При расположении отвалов вскрышных пород за пределами контура карьерного поля могут быть выделены два варианта:

1) расположение отвалов на землях, непригодных для сельского и лесохозяйственного производства (овраги, балки, впадины и провалы, образовавшиеся вследствие подземной разработки месторождений, заболоченные земли и др.);

2) расположение отвалов на землях, ранее используемых в сельском или лесном хозяйстве или для других целей.

Первый вариант в отношении рационального землепользования предпочтительнее второго. Однако этот вариант целесообразен в тех случаях, когда непродуктивные земли располагаются на относительно небольших расстояниях от выработок, и затраты на транспортировку горных пород не являются чрезмерными. Экономическое сравнение определяет предпочтительность того или иного варианта.

Эти два варианта применимы и для горных предприятий подземной разработки, за исключением шахт с терриконами.

Количество породных отвалов

Оказывает довольно существенное влияние на размеры площади нарушаемых земель. В общем случае при одинаковых количествах пород, отсыпаемых в большее число отвалов, увеличивается площадь нарушаемой поверхности. Исключением является размещение пород на непригодных землях, при котором увеличение числа отвалов может оказаться весьма целесообразным, если засыпают несколько оврагов. В случае расположения отвалов на продуктивных землях порода, выдаваемая из подземных горных выработок, обычно отсыпается в один отвал, а на земельных отводах карьеров, наоборот, чаще сооружается несколько отвалов. Количество их определяется в основном экономичностью транспортирования вскрышных пород, при этом возможность сокращения площадей земельного отвода за счет уменьшения количества отвалов, как правило, не рассматривается.

Снижение нарушений подрабатываемой поверхности

Мероприятия по снижению или исключению деформаций земной поверхности в результате подземной разработки месторождений связаны с повышением потерь полезных ископаемых или значительным удорожанием добычных работ. В связи с этим они реализуются практически только в тех случаях, когда участки земной поверхности необходимо сохранять в связи с расположением на них городов, промышленных предприятий, газопроводов, водоемов и ценных лесных массивов.

Город Донецк с почти двухмиллионным населением расположен на территории горных отвалов 32 шахт, запасы угля под городскими постройками составляют 540 млн т.  Под центральной частью города выемка угля из пологопадающих пластов мощностью около 1 м, залегающих на глубине 530 м, осуществлялась с полной пневмозакладкой выработанного пространства; повреждений конструкций даже многоэтажных зданий в течение ряда лет после подработки не наблюдается.