15.4.5 Особливості рекультивації територій, порушених відкритими виробітками

При розробці корисних копалин відкритим способом формується увігнутий (негативні форми – кар'єри, обводнені і сухі міжвідвальні простори) або опуклий (позитивні форми – відвали, хвостосховища) тип рельєфу.

Кар'єри добування будівельних матеріалів мають малопотужний розкрив і потужний пласт матеріалу, що добувається. У зв'язку з цим для повного засипання кар'єрів можуть бути використані тільки відходи металургійних підприємств і великих ТЕЦ. При відсутності такої можливості кар'єри використовують як водойми різного призначення.

При відновленні територій відкритих гірських виробіток роботи з вертикального планування виконують у мінімальному обсязі, забезпечуючи, головним чином, стійкість форм і вживаючи заходів проти ерозії і надлишкової інфільтрації атмосферних опадів. Виходячи з цього, роблять:

- трасування бортів кар'єрів, відвалів при різноманітному функціональному використанні;

- планування-уположування або планування-нівелювання відвалів;

- підготовку поверхні дна кар'єру під ложе водойми;

- засипання-формування або засипання-нівелювання кар'єрів;

- повне засипання кар'єру до позначок прилягаючих територій.

Вибір видів робіт із вертикального планування залежить від розмірів порушеної поверхні, фізико-біологічних властивостей ґрунтів, місця розташування порушеної території в плані міста і її візуального сприйняття, а також функціональних потреб населених пунктів або міста.

Рельєф і експозиція схилів є основними чинниками, що обумовлюють мікроклімат порушеної території. Розходження в інтенсивності сонячного освітлення і випаровуваності на схилах зростає зі збільшенням їх крутизни. Схили північної експозиції при ухилі 2-5º одержують 75, а при ухилі 6º - 50% сонячного освітлення горизонтальної поверхні. Увігнуті частини нагріваються на 4-6º більше, ніж опуклі (підняті) ділянки. Рельєф впливає на перерозподіл атмосферних опадів, що призводить до диференціації запасів вологи на схилах різноманітної експозиції: південні схили мають менший, а північні і східні – більший запас вологи. Вирівнювання укосів сприяє збільшенню щільності порід і зменшенню швидкості інфільтрації. Швидкість інфільтрації на нерівних укосах у чотири рази більше, ніж на вирівняній поверхні.

Періоди, необхідні для ущільнення різноманітних видів насипних ґрунтів під дією власної ваги, складають: планомірно насипних піщаних ґрунтів – 0,5-2 роки; глинистих ґрунтів – 2-8 років; відвалів піщаних ґрунтів – 2-5 років, відвалів шлаків, формувальної землі, відходів збагачувальних фабрик, золи тощо у залежності від складу – 2-10 років; звалищ ґрунтів, виробничих відходів і побутових відходів у залежності від складу – 10-30 років.

Для запобігання негативним наслідкам осідання відвалів передбачають їх багаторазове планування. Розрив в часі між плануваннями приймають не більше одного року. Час між завершенням утворення відвалу і початком робіт із створення кінцевих позначок рекультивованої поверхні може становити 1-3 роки.

Таблиця 15.6 – Рекомендації для вибору комплексу інженерних заходів щодо відновлення порушених територій

Типи порушень	Види заходів	Необхідний комплекс робіт (номери за табл. 15.5)
		Зведення будівель	Зелене будівництво	Улаштування водоймищ	Умови застосування заходів
1	2	3	4	5	6
Провали	Повне засипання	1.1, 1.2, 2, 3.1, 5.2, 5.3	1.1, 2, 3.2, 3.4	-	При розміщенні ділянки, що відновлюється, в забудованих районах міста і при наявності поблизу закладного матеріалу (для засипання провалів може бути використана і порода найближчих териконників)
	Планування на знижених позначках	1.2, 2, 3.1	1.2, 2, 3.2	-	Після вертикального планування міжпровальних перемичок положення ділянки будівництва стосовно денної поверхні повинно бути таким, щоб витрати на улаштування в’їздів на ділянку і її підключення до каналізаційних колекторів були мінімальними
	Улаштування водоймищ	-	-	4	При необхідності улаштування водоймища і наявності належних гідрогеологічних умов
	Незначні плану- вальні роботи, озеленення	-	2, 5.1, 5.3	-	Найпростіші заходи благоустрою міських територій. Влаштування водовідведення
Відвали шахтної породи	Ліквідація	1, 2, 3.1	1.1, 2, 3.2, 5.3	-	Для оздоровлення міського середовища і уникнення зсуву або вибуху териконніка. Вартість така висока, що роботи доцільно проводити тільки у випадках, коли через наявність териконників неможливо розмістити будівництво або коли є споживачі породних мас
	Часткове розбирання	-	1.5,  5.5	-	Розбирання териконників найчастіше провадиться гірськими підприємствами з  метою утворення пожежобезпечних відвалів. На плоских відвалах можуть бути улаштовані майданчики відпочинку, спортивні майданчики
	Озеленення	-	5.5	-	Можливо озеленення погаслих і горючих териконників. До початку робіт повинен бути вивчений хімічний склад порід
Кар’єри	Засипання	1.1, 1.3, 2, 3.1, 5.2, 5.3	1.1, 2, 3.2, 5	-	Повне засипання до старих позначок денної поверхні обмежено витратами на доставку закладного матеріалу. Кар’єри сировини будівельних матеріалів треба засипати грунтом з котлованів під фундаменти будинків або відходами промислових підприємств. Засипання вугільних і рудних кар’єрів провадиться розкривними породами відпрацьованих ділянок
	Планування і благоустрій	1.2. 2, 3.1, 5.2, 5.3	1.2, 2, 3.2, 5.2, 5.4	-	Найбільш доцільне для гірських підприємств відновлення кар’єрів
	Зберігання в старому стані, озеленення	-	5.4	-	Припустимо при розміщенні кар’єру поза містом і віддаленні від транспортних комунікацій систем розселення
	Обводнювання	-	-	4	Обводнювання може бути проведене без значних витрат, якщо кар’єри заливаються грунтовими водами або водами, що фільтруються з річок
	Розрівнювання гребенів	-	1.2, 5.2, 5.4	-	Можливо, якщо переміщується невелика кількість грунтових мас при незначній амплітуді висот гребенів відвалів
Відвали розкриву	Повне розбирання	1.1, 1.2	-	-	Потрібні значні витрати. Повадиться у зв’язку з цим лише при необхідності і за умови використання грунтів відвалів для виробництва
	Озеленення	-	5.4	-	Доцільно при розміщенні відвалів поза містом і віддаленні від транспортних комунікацій систем розселення

Технічний етап рекультивації території відкритих гірських виробіток починається зі зняття родючого прошарку ґрунту на всіх площах, відведених під виробничі об'єкти підприємства. При відсутності умов для негайного використання знятий ґрунтовий прошарок укладають у зручних місцях (поруч із транспортними комунікаціями, біля меж рекультивованих ділянок і т. д.) Висота ґрунтових складів не повинна перевищувати 10-15 м. Їх поверхню необхідно засівати багаторічними травами. Ґрунт можна берегти не більше 10 років.

При різноманітних системах розробки гірських порід відкритим способом із метою забезпечення стійкості укосів відвалів і ефективної рекультивації їх поверхні для біологічного освоєння провадяться роздільні виїмка й укладка у відвали порід розкриву. Дренування підошви відвалів і підвищення стійкості забезпечуються при укладці в основу піщаних або розпушених твердих порід. У нижню частину відвалу слід вкладати також токсичні породи, у верхні горизонти (спільно або роздільно) – індиферентні і потенційно родючі ґрунти, а у випадку рекреаційного  використання території – і рослинний шар.

При насипанні породних відвалів кути природного укосу складають від 18 до 43º. Такі укоси підпадають під дію значної водно-вітрової ерозії, тому навіть при виконанні мінімальних обсягів робіт із вертикального планування необхідно змінювати їх профіль (він може бути суцільним або у вигляді терас). Параметри укосу (кут укосу, ширина тераси, відстань між терасами) установлюють на основі вимог, що диктуються природному середовищу тією або іншою функціональною зоною, розміщуваною на порушеній території. У разі використання території під промислову, селітебну зону або зону розміщення комунальних підприємств геометричні параметри установлюють виходячи з:

- планувального рішення освоюваної ділянки;

- типів і розмірів промислових або цивільних будинків;

- конструктивних особливостей будинків і споруд;

- умов розміщення устроїв зовнішнього транспорту і промислових зон;

- характеристик ґрунтів за міцністю.

При улаштуванні водойм особливу увагу треба приділяти стійкості прибережних схилів, гідрогеологічному режиму території, водопроникності чаші водоймища. При значній фільтрації необхідно влаштовувати екрани з глини або важких суглинків, що захищаються шаром місцевого ґрунту потужністю 30 см. Відповідно до санітарно-гігієнічних вимог мінімальна глибина водоймищ повинна бути не менше 1,5 м.

При використанні порушених територій для рекреаційних цілей необхідно забезпечити нормальні умови для зростання дерев і чагарників і догляду за ними. Планування дорожньої мережі виконують з урахуванням організації поверхневого стоку.

При висоті укосу 20 м кут укосу має бути 12-14º, а при висоті 5-6 м – 24-30º. Ширину відвальних терас визначають виходячи з умов забезпечення механізованої посадки і догляду за насадженнями. Дерева треба висаджувати на відстані не менше 1,5 м від брівки укосу відвалу. Мінімальна ширина тераси повинна бути не менше 8 м.

Технічний етап рекультивації гідровідвалів (площа гідровідвалів досягає кількох сотень гектарів) пов'язаний в основному з організацією стоку поверхневих вод, регулювання режиму ґрунтових вод і створенням стійких основ під будинки і споруди. Породовідвали мають рівну поверхню з невеличким ухилом до відстійників. Укоси гідровідвалів порівняно пологі – від 1: 3 до 1: 5 (рис. 15.1).

Рисунок 15.1 – Рекультивація гідровідвалу:

а – робочий стан гідровідвалу; б – після виконання гідротехнічної рекультивації;  1 – гребля;  2 – глинистий пісок; 3 – вода; 4 - суглинки і глини; 5 – рослинний шар; 6 – потенційно родючі грунти

Склад заходів біологічного етапу рекультивації визначається:

- функціональним використанням порушеної території;

- кліматичними і мікрокліматичними особливостями району проектування;

- заходами технічного етапу рекультивації;

- складом і властивостями ґрунтів;

- породним складом зелених насаджень, що зростають у даній місцевості.

Створення на порушених територіях необхідних умов для зростання різноманітних угруповань зелених насаджень залежить від початкових заходів біологічної рекультивації. Землевання (комплекс робіт із зняття, транспортування і нанесення родючого шару ґрунту і потенційно родючих порід на малопродуктивні угіддя з метою їх поліпшення) прискорює процес ґрунтоутворення завдяки більш інтенсивному розвитку корисних ґрунтових мікроорганізмів.

Одним із простих засобів біологічної меліорації ґрунтів є використання рослин-піонерів, спроможних підвищити біологічну активність ґрунтів (люпину багаторічного, буркуну й інших видів бобових рослин). З деревних порід до такого типу рослин відносять березу чорну і сіру вільху, вербу козячу, осику, білу акацію.

Товщина підготовленого ґрунтового шару при біологічний рекультивації кар'єрів і відвалів повинна складати, м: для дерев – 0,7-1,0; для чагарників – 0,6-0,8; для газонів – 0,3; для однолітніх і багаторічних квітів – відповідно 0,3 і 0,5-0,7 м.