close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

94

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ЛИТОСФЕРЫ
Учебно-методическое пособие для практических работ
Электронное издание
Красноярск
СФУ
2012
УДК 502(07)
ББК 20.1я73
И622
Составители: В.В. Коростовенко, Н.М. Капличенко
И622 Инженерная защита литосферы: учебно-методическое пособие для
практических работ [Электронный ресурс] /сост. В.В. Коростовенко,
Н.М. Капличенко. – Электрон. дан. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т,
2012. – Систем. требования: PC не ниже класса Pentium I; 128 Mb
RAM; Windows 98/XP/7; Adobe Reader V8.0 и выше. – Загл. с экрана.
В учебно-методическом пособии рассмотрена структура литосферы,
виды антропогенного воздействия на нее и мероприятия по восстановлению
нарушенных ландшафтных комплексов. Приведены расчеты площадей и объемов литосферных элементов, формируемых техногенных массивов, обоснования
и выбора направления рекультивации нарушенных ландшафтных территорий и
средств механизации. Дана методика формирования структуры почв при рекультивации.
Предназначено для студентов направления 280000 всех форм обучения.
УДК 502(07)
ББК 20.1я73
© Сибирский
Федеральный
Университет, 2012
Учебное издание
Подготовлено к публикации редакционно-издательским
отделом БИК СФУ
Подписано в свет 02.07.2012 г. Заказ 8248.
Тиражируется на машиночитаемых носителях.
Редакционно-издательский отдел
Библиотечно-издательского комплекса
Сибирского федерального университета
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Тел/факс (391)206-21-49. E-mail rio@sfu-kras.ru
http://rio.sfu-kras.ru
2
ВВЕДЕНИЕ
Инженерные решения по защите литосферы должны быть обоснованными, оптимальными и технически реализуемыми. Исходные данные
регламентируются характером литосферных нарушений при строительстве
промышленного предприятия, видом выпускаемой продукции, направлением восстановления нарушенных производством территорий. Так, при
строительстве металлургического или машиностроительного предприятия
ландшафтные нарушения отражаются только на самых верхних элементах
литосферы (почвах) в пределах промплощадки и при сооружении инженерных коммуникаций (трубопроводов, ЛЭП, дорог и т.п.). Предприятия
горного комплекса полностью трансформируют ландшафтный комплекс,
провоцируют деградацию почвенного слоя, нарушают придельную структуру недр. Последний антропогенный фактор при открытой разработке месторождений проявляется количественными нарушениями (на больших
площадках), а при подземных горных работах – качественными (на большую глубину).
Однако, промышленные предприятия, не зависимо от отраслевой
принадлежности, создают индустриальный тип ландшафта, нарушают почвенные слои, формируют техногенные массивы твердых отходов. Техногенные массивы, в свою очередь, являются комплексным антропогенным
загрязнителем, что является причиной законодательно нормируемой необходимости рекультивации, осуществляемой в два этапа (технический и
биологический).
3
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1
ЛИТОСФЕРА И ЕЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ
Цель работы: Изучить структуру взаимосвязь факторов литосферной части геосферы, а также терминологическую базу литосферы как объекта защиты окружающей среды.
Краткие теоретические сведения
Основой изучения природной среды и взаимосвязи ее с человеческим обществом является концепция о географической оболочке Земли.
Географическая оболочка – целостная саморазвивающаяся природная система, находящаяся в подвижном равновесии и включающая в себя
литосферу, гидросферу и нижнюю атмосферу (тропосферу). В пределах
составных частей географической оболочки происходит непрерывный обмен веществом и энергией. Географическую оболочку принято называть
геосистемой, состоящей из ряда компонентов, уровни организации (взаимосвязи) которых представлены на рис. 1.1.
Социогенный
(культурный) покров
3
Растительность
Животный мир
ПОЧВА
Приземная
атмосфера
2
Внутренние
воды
Литогенная
основа
1
Рис. 1.1. Схема уравнений организации компонентов геосистемы: 1 – абиотические
факторы; 2 – биотические факторы; 3 – социогенные факторы
4
Из рис. 1.1. вытекает, что базисным компонентом геосистемы является литогенная основа – литосфера.
Литосферой называют верхнюю «твердую» оболочку Земли, постепенно переходящую с глубиной в сферы с меньшей прочностью вещества;
в свою очередь литосфера состоит из двух частей – верхней (земная кора),
имеющей вертикальную мощность до 75 км на континентах и 10 км под
дном океана, и мантии Земли (до 200 км).
Земная кора является частью литосферы, наиболее подверженной
влиянию естественных природных процессов, а также воздействию человека, для которого она является основным операционным базисом. Последнее предопределяет разделение земной коры на две составляющие: 1)
почвенный слой Земли (по В.И. Вернадскому – кора выветривания) – часть
биосферы, расположенная между аэробиосферой (тропосферным слоем
атмосферы), фитобиосферой и литобиосферой; 2) недра – часть земной коры, расположенная ниже почвенного слоя, а при его отсутствии – ниже
земной поверхности и дна водоемов и водотоков, простирающаяся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения.
Активное воздействие человека на литосферную часть биосферы
сформировало техносферу – часть биосферы, коренным образом преобразованную в технические и техногенные объекты в результате прямого или
косвенного воздействия технических средств.
Непосредственно под тропосферной частью атмосферы выделяют
природный географический комплекс, называемый ландшафтом.
Ландшафт – это природный географический комплекс, в котором все
основные компоненты: почвенный слой, воды, растительный и животный
мир, рельеф и климат – находятся в сложном взаимодействии и взаимообусловленности, образуя однородную по условиям развития единую неразрывную систему.
Все природные ресурсы, заключенные в литосферу Земли, условно
можно разделить на две группы: почвенно-земельные и ресурсы недр.
Почвенно-земельными являются ресурсы всех сельскохозяйственных угодий (пашни, пастбища, сенокосы) или всего почвенного слоя вне зависимости от форм его использования. Зависимыми от почвенно-земельных ресурсов литосферы являются отдельные виды частных ресурсов – территориальные, лесные, промысловые и др. Ресурсы недр Земли (полезные ископаемые, минеральные, термальные и др.) относят к особому виду – антропоэкологическим ресурсам, т.е. совокупности предметов, явлений, условий и факторов, необходимых для существования люде и человечества
как развивающегося целого.
В геосфере выделяют особую часть литосферы – ландшафтную сферу, которую называют биологическим фокусом географической оболочки
Земли, поскольку в этой сфере создаются условия, необходимые для зарождения и развития органической жизни.
5
В ландшафтной сфере различают естественные и антропогенные
ландшафты.
Антропогенные ландшафты (урбанистский, индустриальный, нарушенный, культурный) возникают в результате хозяйственной деятельности
человека, приводящей к сложению нового природного комплекса верхней
части литосферы.
Естественные ландшафты сохраняют способность самоуправления,
т.е. обладают естественным саморазвитием. В необходимых случаях такие
ландшафты в установленных законом порядке полностью исключаются из
хозяйственной деятельности человека (либо последняя ограничивается)
введением охранного режима.
Охранные территории выделяются в целях:
- сохранения всего разнообразия живых организмов, их генофонда,
природных экосистем. Обычно эти цели сочетаются с задачами научных
исследований закономерностей функционирования и динамики природных
ландшафтов или их компонентов (наиболее распространенные формы: заповедники, резерваты, заказники, памятники природы и т.п.);
- сохранения и воспроизводства возобновимых ресурсов (включая и
рекреационные ресурсы эстетического характера) и их качества (наиболее
типичные формы: заказники, водоохранные зоны, национальные парки и
др.);
- охраны окружающей природной среды (зеленые зоны городов, санаторно-курортные земли);
- профилактики развития разрушительных природных процессов
(противоэрозионные, берегоукрепительные насаждения и т.п.).
Производственная деятельность человека вносит определенные изменения в процессы, происходящие в естественной экологической системе, и вызывает тем самым нарушение равновесия между отдельными ее
элементами. В результате на месте естественных возникают новые, как
правило, менее продуктивные экологические системы. При этом могут появляться как количественные, так и качественные изменения экологических систем.
Количественные изменения могут происходить, если внешние возмущения в принципе не противоречат естественным биохимическим процессам и по интенсивности (т. е. в количественном отношении) не превышают естественного уровня жизнеспособности (устойчивости) живых организмов. В этом случае ответной реакцией экологической системы будет
повышение активности (увеличение производительности) определенных
групп (популяций) живых организмов; в результате восстанавливается или
обеспечивается на другом, более высоком, уровне устойчивое равновесие
экологической системы, без каких-либо качественных изменений.
Качественные изменения в естественной экологической системе
происходят в том случае, когда вносимые изменения противоречат естест6
венным биохимическим процессам или превышают пределы жизнеспособности (устойчивости) отдельных элементов (популяций) естественной экологической системы. Качественные изменения в экологической системе
(замена одного биоценоза другим) будут происходить до тех пор, пока не
возникнет качественно новая устойчивая экологическая система. Например, изменение гидрогеологического режима вод в зоне влияния горных
работ может качественно изменить растительный и животный мир окружающего района: на месте лесных массивов могут возникнуть болота или
кустарниковые сообщества.
Новая экологическая система, возникшая в зоне промышленного
предприятия, может по своим параметрам резко отличаться от естественной и быть непригодной для нормальной жизни людей. Следует подчеркнуть, что чем суровее климат и беднее экологическая система, тем более
она чувствительна к воздействию. Даже небольшие локальные изменения в
этой системе могут привести к значительным качественным переменам на
больших территориях. Так, в тундре нарушение почвенного покрова при
движении вездехода приводит к колебаниям температурного режима многолетнемерзлого подпочвенного слоя и образованию крупных экологических изменений па линии следа вездехода.
При решении производственных задач положительных результатов
удается достичь, когда изменения в окружающей среде носят чисто количественный характер. При этом возникшая новая экологическая система, в
которой предприятие является активным элементом, качественно не отличается от первоначальной естественной. При наличии качественных изменений в природной среде не всегда удается разработать и осуществить мероприятия, обеспечивающие ее заданные параметры (качество). Современное состояние техники и организация производства не всегда обеспечивают полное сохранение и восстановление природных богатств или исключение вредных последствий на природу при использовании природных ресурсов.
Комплексное использование минеральных ресурсов, добытых из
недр, и охрана природной среды представляются важнейшими задачами в
решении общей проблемы рационального природопользования на современном этапе. Решение этих задач связано с разработкой принципиально
новых и совершенствованием существующих технологий извлечения полезных компонентов из недр, комплексной переработки добытого минерального сырья с применением замкнутых и малоотходных схем.
Литература
1. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-Справочник. – М.: Мысль,
1990. – 637 с.
2. Охрана ландшафтов: Толковый словарь. – М.: Прогресс, 1982. – 272 с.
7
3. Ерофеев Б.В. Экологическое право: Учебник для вузов. – М.: Новый
Юрист, 1998. – 688 с.
Контрольные вопросы и задания
1. Понятие о географической оболочке Земли.
2. Иерархия организации компонентов геосистемы.
3. Абиотические факторы геосистемы.
4. Биотические факторы геосистемы.
5. Понятие о литосфере; структура литосферы.
6. Понятие о техносфере и ландшафте.
7. Основные природные ресурсы литосферы.
8. Разновидности ландшафтов в ландшафтной сфере.
9. Цели и разновидности охранных территорий.
10. Дайте характеристику качественных изменений в естественной экосистеме в результате производственной деятельности.
11. В каких условиях производственная деятельность является причиной
количественных изменений в естественной экологической системе?
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
ПОКАЗАТЕЛИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ПОЧВЫ
КАК КОМПОНЕНТА ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННОГО
КОМПЛЕКСА
Цель работы: изучить роль почвы в биосферных процессах и методику оценки ее экологического состояния.
Краткие теоретические сведения
Почвой называется поверхностный слой суши, возникший в результате изменения горных (материнских) пород под воздействием живых и
мертвых организмов (растительных, животных и микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков. Практически почва - это относительно тонкий (до нескольких десятков сантиметров или, в редких случаях,
до 1 метра и более) слой между атмосферой и подстилающими породами.
Именно этот слой является сосредоточием жизни, средой обитания многих
живых организмов, началом большинства пищевых цепей.
Почва является связующим звеном между атмосферой, гидросферой,
литосферой и живыми организмами и играет важную роль в процессах обмена веществ и энергией между компонентами биосферы. Она представляет
собой совершенно особое природное образование, обладающее только ей
присущими строением, составом и свойствами. Поверхностные горизонты
8
горных пород (литосферы), подвергаясь воздействию многих поколений организмов, испытывая длительное и глубокое влияние атмосферы и гидросферы, преобразуются в почвенный покров, обладающий способностью
производить фитобиомассу. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Это
свойство почвы представляет исключительную ценность для жизни всех живущих на суше организмов, в том числе и для человека, поэтому плодородие
является глобальной экологической функцией почв. Плодородие почвы определяет ее использование человеком как основного средства сельскохозяйственного производства. И естественные почвы, и преобразованные человеком почвы агроэкосистем производят важнейшую органическую продукцию, необходимую для всего живого на планете и для человека.
Основной единицей классификации почв, применяемой в России, является отнесение почв к типу. Тип почв развивается в однотипносопряженных биологических, климатических и гидрологических условиях
и характеризуется ярким проявлением основного процесса почвообразования. Примеры типов почв — подзолистые, черноземы, сероземы и т.д. Таким образом, основные черты почвенного типа определяются единообразностью:
а) поступления органических веществ, процессов их разложения и
превращения в гумус;
б) характера миграции и аккумуляции веществ;
в) строения почвенного профиля и генетических почвенных горизонтов;
г) мероприятий по повышению и поддержанию плодородия почв.
Выделяют также подтипы почв, или группы почв в пределах типа,
качественно отличающиеся по проявлению основного и налагающихся процессов почвообразования. Обычно подтипы выделяются как переходные
образования между близкими (географически и генетически) типами почв.
Примерами подтипов являются дерново-подзолистые почвы, оподзоленные
черноземы, светло-каштановые почвы и т.д.
Почва живет, почва дышит. В почве постоянно и одновременно протекают процессы ферментативного каталитического окисления, восстановления гидролиза. В результате происходит обогащение почвы неорганическими и органическими веществами, круговорот веществ — сущность развития почвы и ее важнейшего свойства — плодородия.
Почва, в отличие от воды и воздуха, не обладает подвижностью, и ее
необходимо воспринимать как структурно-функциональный биокосный
компонент биосферы.
Почва - биоминеральная (биокосная) динамическая система, находящаяся в материальном и энергетическом взаимодействии с внешней средой, частично вовлеченная в биологический цикл круговорота веществ.
В биосфере почвенный покров образует особую биогеохимическую
оболочку — педосферу, «благородную ржавчину», по выражению В.И.
9
Вернадского, выполняющую многочисленные экологические функции. Таким образом, почвенная оболочка образовалась в результате взаимодействия названных выше геофизических оболочек планеты—литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. «Благородная» потому, что она обладает
плодородием, а «ржавчина» потому, что почвенный покров является продуктом переработки первозданных горных пород.
Экосистемные представления о почве основываются на выделении
сообществ почвенных организмов (а также организмов, для которых почва
образует среду обитания) и их взаимодействии друг с другом и с окружающей средой. Почвы и населяющие ее организмы входят в состав первичных
структурных единиц биосферы — экосистем (биогеоценозов), которые выполняют функцию биосинтеза органического вещества — основное условие существования растений, животных, и человеческого общества. При
этом под экосистемой понимаются совместно функционирующие на данной
территории организмы (биотическое сообщество), взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями.
Геосистемные представления о почве основываются на ее основополагающей роли в структуре природно-территориальных комплексов, составляющих (совместно с природно-аквальными комплексами) географическую оболочку нашей планеты. При этом под геосистемой понимается
совокупность элементов земной коры, находящихся в отношениях и связях
между собой и образующих определенную целостность, единство. Геосистема - безразмерная единица географической структуры и в этом смысле
близка термину «экосистема», но, в отличие от последней, не имеющая акцепта на биоту. Так, наименьший природно-территориальный комплекс —
фация - имеет однородный литологический состав пород, одинаковый характер рельефа, увлажнения, один микроклимат, одну почвенную морфологическую структуру и один биоценоз.
Говоря об оценке экологического состояния почвы, удобнее рассматривать ее как компонент природно-антропогенного комплекса, который
включает, кроме того, воздушную среду, водные объекты, биоту и техногенную среду. Последняя является источником антропогенной нагрузки на
природные компоненты комплекса и также имеет подобную структуру
(воздушную среду, водные объекты, биоту). Схема природноантропогенного комплекса с участием почвы приведена на рис. 2.1.
10
Экологические
факторы (климатические, топографические,
эдафические,
биотические)
Водные объекты
Почва
Биота
Антропогенный
комплекс
Воздушная среда
Техногенная среда
Рис. 2.1. Схема природно-антропогенного комплекса с участием почвы
2.1. Факторы экологического состояния почвы
Входя в природно-антропогенный комплекс, почва имеет контакт со
всеми другими его компонентами; более того, сам комплекс любого масштаба «привязан» ко вполне определенной территории (акватории). Испытывая антропогенную нагрузку, почва изменяется сама (хотя и обладает огромной буферной емкостью) и воздействует, прямо и косвенно, на все компоненты природно-антропогенного комплекса. Почва, как и другие компоненты этого комплекса, испытывает не только антропогенную нагрузку, но и
воздействие экологических факторов - в первую очередь климатических. К их
числу относятся воздействия температуры и влажности воздуха, ветра,
осадков и их химического состава, солнечной радиации и облачности и др.
Экологические факторы влияют на протекание процессов почвообразования,
развития и жизнедеятельности почвенных организмов, обмена энергией и
массой и др.
Таким образом, почва, занимая «ключевое» положение в биосфере,
может рассматриваться с разных естественнонаучных позиций. Вместе с
тем, рассмотрение почвы в аспекте оценки ее экологического состояния
требует учета и оценки следующих факторов:
- антропогенной нагрузки на почву и все ее компоненты;
- нарушений почвы в контексте взаимосвязей и взаимовлияний почвы
на другие компоненты природно-антропогенного комплекса, обусловленных антропогенной нагрузкой и природными явлениями;
11
- репродуктивного потенциала почвы по отношению к текущему и
последующему воспроизводству питательных веществ, морфологических
структур, биоразнообразия, биотических связей и др.;
- разного рода связанных с ухудшением состояния почвы экологических
проблем.
Для оценки экологического состояния почвы большое значение имеет ее изучение как целого и компонентов - почвенных воздуха и раствора,
химического состава, чужеродных и естественных включений, почвенной б
йоты и других экологических свойств. Потеря из поля зрения каких-либо
экологических свойств почвы создает опасность однобокой оценки с преобладанием агрохимических, фенологических, агроэкологических, натуралистических и др. подходов.
Экологическая роль почвы как одного из важнейших звеньев биосферы, где наиболее интенсивно идут все процессы обмена веществ между
живой и неживой природой, определяет необходимость организации почвенного экологического мониторинга как неотъемлемой части экологического
мониторинга окружающей среды. В основе научной и практической методологии такого мониторинга находится выделение показателей экологического состояния почв и их количественная и качественная оценка.
2.2. Задачи и содержание оценки экологического состояния почвы
Почвы, будучи компонентами, очень тонко сбалансированных природных экосистем, находятся в динамическом равновесии со всеми другими компонентами биосферы. Однако при использовании в разнообразной
хозяйственной деятельности почвы часто теряют природное плодородие или
даже полностью разрушаются. Естественно, разрушение почв и почвенного покрова имеет место там, где деятельность человека может быть определена как нерациональная, экологически необоснованная, несоответствующая природному биосферному потенциалу конкретной территории. Отмстим, что многие природные процессы также приводят к различным нарушениям почвы.
В районах интенсивного земледелия и в областях высокой концентрации промышленного производства антропогенная нагрузка на почвы стала не только соизмерима с интенсивностью почвообразовательного процесса, но и значительно его превышает.
Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений. Известно, что в природных
условиях формирование нормально развитого почвенного профиля требует
сотен лет, а для восстановления (рекультивации) почвы необходимо от нескольких лет до двух-трех десятилетий. Вслед за этим для восстановления
плодородия почв необходимо длительное время проводить их окультуривание и улучшение.
12
Не вызывает сомнений, что как с экологической, так и с хозяйственноэкономической точки зрения значительно более целесообразным является
предупреждение неблагоприятных изменений почв, чем выполнение дорогостоящих работ по их восстановлению. Возможны и необратимые изменения
свойств почвы, например, при интенсивном загрязнении ее наиболее токсичными тяжелыми металлами или при радиоактивном загрязнении. Восстановление плодородия таких почв требует полной замены загрязненного
слоя.
Интенсивное хозяйственное освоение новых территорий и нередко сопутствующее этому загрязнение и разрушение почв, приводит к изменению
состава и численности популяций живых организмов, вследствие частичного или полного разрушения среды их обитания и разрыва исторически сложившихся связей в экосистемах. Несмотря на то, что в почве происходит
частичная трансформация многих природных соединений и хозяйственных
отходов, небеспредельны ее свойства как буферной системы, биологического и химического фильтра биосферы. Превышение допустимых значений загрязняющих веществ вызывает цепь деградационных изменений в почвах,
|которые могут завершиться «смертью» почвы и нарушениями экологического равновесия в природе. Следовательно, проблемы оценки состояния
животного и растительного мира, а также среды обитания человека в целом непосредственно связаны с вопросами оценки экологического состояния
почв.
Оценка экологического состояния почвы, в отличие от подобной оценки
состояния воздушной и водной сред, представляет задачу более трудную
по следующим причинам.
Во-первых, почва - сложный объект исследования, т.к., по В.И. Вернадскому, представляет собой «...биокосное тело, которое живет по иконам
и живой природы, и минерального царства».
Во-вторых, почва - многофазная открытая система, химические взаимодействия в которой происходят с участием твердых фаз, почвенного
раствора, почвенного воздуха, корней растений, живых организмов. Постоянное влияние оказывают физические почвенные процессы (перенос влаги, испарение и т.д.).
В-третьих, опасные загрязняющие почвы химические элементы-токсиканты (ртуть, кадмий, мышьяк, селен и др.) являются природными составляющими горных пород и почв. В почвы они поступают из естественных и
антропогенных источников, а задачи мониторинга требуют оценки доли влияния лишь антропогенной составляющей. Причем, диапазон встречающихся
значений природных содержаний химических веществ в почвах настолько
широк, что нередко бывает очень сложно установить степень превышения в
них исходного (фонового) уровня содержания химических веществ.
Наконец, поступление в почву различных химических веществ антропогенного происхождения происходит практически постоянно.
13
Оценку экологического состояния почв можно рассматривать как
часть почвенно-экологического мониторинга. Оценка приобретает характер
мониторинга при наличии системы наблюдений во времени, обобщения результатов и прогноза состояния почв в будущем. Таким образом, для проведения почвенного экологического мониторинга должен соблюдаться
принцип «триады»: наличие данных об экологическом состоянии почвы в
прошлом и настоящем, а также прогнозных данных о состоянии в будущем.
Можно сформулировать следующие общие задачи оценки экологического состояния почвы:
- характеристика источника загрязнения и загрязняющих веществ источника антропогенной нагрузки);
- определение значений контролируемых показателей состояния почв,
вод, растений, на территории, подверженной антропогенной нагрузке;
- установление зон распространения почв с ухудшившимися контролируемыми свойствами;
- выявление характера действия загрязняющих веществ на почву, а
также путей и способов миграции, аккумуляции и трансформации загрязняющих веществ в почве:
- оценка устойчивости почв к загрязнению и возможности их самоочищения;
- разработка рекомендаций по снижению или ликвидации последствий загрязнений (нарушений) почв;
- оценка масштабов антропогенных нарушений почв и экономического ущерба, нанесенного природе и сельскому хозяйству.
Почвенный экологический мониторинг может быть направлен на решение специальных задач (например, главная задача фонового почвеннохимического мониторинга - получение данных о распространении химических элементов на «нетронутых» почвах, т.е. расположенных в зонах, не
подверженных загрязнению, и выполняться на разном уровне (локальном,
региональном, глобальном). Объединяет их общая цель: своевременное
обнаружение неблагоприятных изменений свойств почв при различных видах их использования.
Комплексное почвенное экологическое обследование при мониторинге предполагает использование совокупности методов и приемов исследования свойств почвы, направленной на изучение (наблюдение, контроль)
почвы как единого целого. Такой подход требует и обоснованного выбора
методов оценки. Следовательно, составление программы оценки экологического состояния почвы требует решения следующих вопросов:
1. Какие свойства почв мы изучаем? (морфологические, физические,
химические, биотические, санитарно-микробиологические и др.);
2. Какие показатели воздействия на почвы загрязняющих химических веществ (нарушений почв) мы изучаем? (прямые и косвенные показатели загрязнения, показатели устойчивости почв к нарушениям и др.);
14
3. Какие экологические связи почвы с другими компонентами природно-антропогенного комплекса мы изучаем? (воздушной средой, водными объектами, биотой и др.).
Наиболее важен в программе мониторинга вопрос о перечне показателей экологического состояния почв, определение которых необходимо и
достаточно для корректного описания их состояния (обнаружения неблагоприятных изменений). Эффективным мониторинг можем быть при согласованном выборе относительно неширокого круга наиболее информативных почвенных показателей, которые чувствительны к изменению экологической обстановки, хорошо технологически и методически обеспечены,
контроль за которыми был бы доступен учителям, студен гам и учащимся, а
методики оценки унифицированы, просты и надежны. Особенно мо актуально при работах, выполняемых в образовательных учреждениях, где часто не только отсутствует специальное оборудование, но и ощутимы дефицит
учебно-методической литературы, нет достаточной подготовленности преподавателей.
Перечень контролируемых показателей состояния почв может быть
различным в зависимости от уровня проводимых работ. Однако принципы
выбора показателей экологического состояния почв остаются одни и те же.
Они основываются на исследованиях закономерностей поведения загрязняющих веществ в почве и других компонентах окружающей среды, включая
обмен массой и энергией, биотические взаимодействия, пищевые цепи и др. В
первую очередь, объектом изучения должны быть те показатели, которые
являются приоритетными для данной местности, а также те, по которым в
данной местности наблюдается (или предполагается) неблагополучие. Так,
показателем загрязнения почвы служит уровень накопления в почве того
или иного токсичного вещества по отношению к его предельно допустимой
концентрации (ПДК). Очень важно следить за содержанием и составом гумуса, так как это один из универсальных показателей состояния почв, отражающий напряженность биологического круговорота и баланса элементов в условиях земледелия. Необходимо иметь сведения о кислотности почвы с оценкой вклада в нее подвижного алюминия, что позволяет оценивать, например, влияние кислотных осадков, обнаруживать вспышки щелочности, солонцеобразования, последствия применения минеральных
удобрений и др. Важнейшей характеристикой является также минерализация почвенного раствора, т.е. состав и концентрации растворимых солей в
почвенном растворе, по которым можно судить об опасности вторичного
засоления почвы. Помимо указанных, при оценке состояния почвы могут
быть использованы и другие показатели.
Будучи системой более устойчивой, чем вода и воздух, почва способна сопротивляться загрязнению. Но когда внешнее воздействие преодолевает это сопротивление, почва несоизмеримо дольше, чем вода и воздух,
15
остается в загрязненном состоянии и тем самым представляет собой источник отрицательного влияния на здоровье людей и на биосферу в целом.
Литература
1. Муравьев А.Г. Оценка экологического состояния почвы. Практическое
руководство. [Текст]/А.Г. Муравьев, Б.Б. Карыев, А.Р. Ляндгерг. – СПб.:
«Крисмас+», 2000. – 164 с.
Контрольные вопросы и задания
1. Охарактеризуйте почву как элемент литосферы.
2. Какую роль играет почва в географической оболочке?
3. Дайте характеристику плодородия почв естественных и преобразованных человеком.
4. Что является основной единицей классификации почв и какие основные черты характеризуют эту единицу?
5. Опишите особенности педосферы.
6. Охарактеризуйте структуру природно-антропогенного комплекса с
участием почвы.
7. Какие факторы требуют учета и оценки при изучении экологического
состояния почв.
8. По каким причинам оценка экологического состояния почвы является
более трудной задачей по сравнению с состоянием атмосферы, гидросферы и т.д.
9. Решение каких задач входит в почвенно-экологический мониторинг?
10. Сформулируйте основные вопросы, включаемые в программу оценки
экологического состояния почвы.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3
СТРУКТУРА ПЛОЩАДЕЙ ЗЕМЕЛЬНОГО И ГОРНОГО ОТВОДОВ
Цель работы: изучить порядок формирования площадей, изымаемых
для промышленных целей, их структуру и правовые основы промышленного землепользования.
Краткие теоретические сведения
Под термином «земля» понимается часть литосферы, расположенная
над недрами, именуемая почвенным слоем или территорией. Земля рассматривается в качестве объекта регулирования земельного права в той
16
части территорий, на которые распространяется суверенитет Российского
государства.
В соответствии с целевым назначением все земли в государстве образуют государственный земельный фонд, который состоит из семи категорий земель:
- сельскохозяйственного назначения;
- населенных пунктов (городов, поселков и др.);
- промышленности, транспорта, связи, обороны и иного назначения;
- особо охраняемые территории (для которых введен охранный режим);
- лесного фонда;
- водного фонда;
- запаса.
Экологическое значение земли в том, что она неотделима от природной среды, является главным звеном всех наземных биоценозов и биосферы планеты в целом.
Охрана земель имеет целью предупреждение истощения почв и загрязнения поверхности земли. В инженерном смысле охрана земель подразумевает создание таких антропогенных ландшафтов, которые в наименьшей мере нарушают наземные биоценозы на территориях, изымаемых для
промышленных целей.
В качестве объекта права землевладения, права землепользования и
аренды выступает земельный участок, выделяемый промышленному предприятию актом земельного отвода; земельный отвод выделяет орган исполнительной власти соответствующей административно-территориальной
единицы Российской Федерации.
Размеры земельного отвода определяются в соответствии с установленными нормами или проектно-технической документацией, при этом
земельные участки должны иметь точно установленные границы, зафиксированные как на плане, так и в натуре. В документе о земельном отводе
указываются цель, для которой отводится земельный участок, и основные
условия его использования.
При анализе структуры любого ППК и отдельных его частей можно
выделить три основных компонента: абиотическую, биотичекую и социально-производственную. При этом во всех случаях функционирование
любого вида
производства (промышленного, сельскохозяйственного,
коммунального и др.) не может осуществляться обособленно, в отрыве от
живых и не живых объектов окружающей среды. Все жизненно важные
для людей процессы, все процессы конкретного производства удовлетворяются только в результате постоянного их взаимодействия с абиотической и биотической компонентами окружающей среды. В основе этого
взаимодействия лежит постоянно происходящий обмен веществом, энергией и информацией между отдельными компонентами ППК.
17
Обмен веществом между объектами ППК происходит путем вовлечения в материальное производство определенных технологических материальных природных ресурсов, в процессе которого создается продукция
труда (продукция ППК). Ресурсы, не вошедшие в продукт труда, возвращаются в природную среду в виде выбросов и отходов производства. При
этом общее количество веществ, вовлекаемых в производство и выходящих из него, в границах отдельного ППК остается примерно постоянным. Это дает возможность составить материальный баланс всего производственного процесса, оценить на его основе количественные и качественные превращения веществ и определить места их входа и выхода из
технологического процесса производства. Одновременно появляется возможность определить пути дальнейшего распространения выбросов и отходов производства в экологической системе окружающего района, выявить их роль в общем кругообороте веществ и оценить качественные и количественные экологические изменения, происходящие в основных природных объектах в пределах зоны действия (влияния) предприятия.
Обмен энергией между компонентами ППК происходит путем превращения ее природных источников в энергетические ресурсы и при выделении в окружающую среду не использованной в производстве доли энергии. Большое значение для энергетического баланса ППК в целом имеет
характер накопления и использования солнечной энергии живыми его компонентами.
Одно из определяющих звеньев функционирования ППК - информация, на основе которой могут вкоситься соответствующие коррективы в
процесс обмена веществом и энергией. Информация может носить естественный характер и выражаться через изменение определенных свойств
природных компонентов и искусственный - путем создания автоматизированных систем информации, прогноза и управления процессами производства и состоянием (продуктивностью) природных объектов. Таким образом, процессы обмена веществом и энергией в ППК могут контролироваться и направляться с помощью определенных инженерных мероприятий, Этим ППК отличается от естественных природных систем. Возможность контроля и управления процессами обмена веществом и энергией
между окружающей средой и промышленным производством является основой для повышения эффективности использования и охраны природных
ресурсов при строительстве и эксплуатации промышленных предприятий и
обеспечения заданного уровня качества природной среды в зоне их действия, т. е. основой и обязательным условием для создания и эксплуатации высокопродуктивных и высокопроизводительных природнопромышленных комплексов.
ППК - это динамически устойчивая и относительно самостоятельная
структурная единица ноосферы, включающая в себя природные, промышленные, сельскохозяйственные и коммунально-бытовые объекты, функ18
ционирующие как единое целое на основе определенного типа обмена веществом, энергией и информацией.
Только обеспечив оптимальное взаимодействие всех промышленных
и бытовых предприятий (как между собой, так и со всеми элементами экологической системы) рассматриваемого района, можно обеспечить рациональное использование и охрану природных ресурсов, достичь высокой
производительности технологических линий по выпуску основной промышленной продукции и одновременно добиться обеспечения определенной продуктивности и качества окружающей среды.
Таким образом, рационально функционирующий ППК характеризуется минимальными энергетическими, материальными, трудовыми и другими затратами при условии достижения запланированного уровня производительности труда по выпуску необходимого объема и определенного
качества промышленной и сельскохозяйственной продукции, и, при условии соблюдения установленных нормативов качества водного и воздушного бассейнов и обеспечения оптимальной продуктивности всех угодий,
входящих в состав ППК.
На современном этапе развития экономики важное место занимает
выделение и обеспечение рационального функционирования еще более
крупных единиц; территориально-производственных комплексов (ТПК);
горнопромышленных районов (ГПР) промышленных узлов (ПУ) и т. д.
Выделение этой группы позволяет объединить в единую природнопромышленную систему функционально и территориально взаимосвязанные промышленные, энергетические, сельскохозяйственные, лесохозяйственные и другие предприятия народного хозяйства. Именно в пределах
таких крупных комплексов можно обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов на основе создания единых производственных циклов, исключая или снижая до минимума выбросы и отходы
производства.
Каждый отдельно взятый ТПК, горнопромышленный район или отдельный промышленный узел, где обеспечивается комплексное и эффективное использование природных ресурсов, становятся структурными единицами ноосферы. В их состав входят отдельные функционально или территориально взаимосвязанные
природно-промышленные комплексы,
функционирующие на базе крупных объектов (шахт, заводов, обогатительных фабрик, ТЭЦ и т. д.).
Практика показывает, что одной из сложных проблем обеспечения
рационального функционирования ТПК, как структурной единицы ноосферы, являются охрана и рациональное использование природных ресурсов. В условиях, когда принимаются крупномасштабные методы добычи,
переработки и использования минерального сырья, угля, нефти, газа и других полезных ископаемых, происходят значительные экологические региональные изменения природной среды. Особенно остро эта проблема
19
стоит в районах с суровыми климатическими условиями, где природные
комплексы очень чувствительны к любым формам нарушения и загрязнения ландшафтов, водного и воздушного бассейнов.
Возникновение проблемы и трудность ее решения определяется в
основном следующими тремя причинами:
концентрация в одном регионе крупномасштабных и ресурсоемких
промышленных объектов по добыче, переработке и использованию полезных ископаемых и других природных ресурсов (земель, вод, атмосферного
воздуха);
неизученность процессов возможных экологических изменений природной среды в зоне влияния крупных промышленных объектов и отсутствие опыта по предотвращению последствий этого влияния;
организационные трудности, связанные с межведомственным характером использования минеральных, водных, земельных и других природных ресурсов района.
При выделении ТПК должны определяться его границы, а также границы входящих в его состав отдельных ППК. Развитие отдельных ППК и
ТПК в целом должно осуществляться по единым планам, учитывающим
комплексное использование природных ресурсов, а также охрану недр, земель, водного и воздушного бассейнов. Интересы отдельных ведомств
должны увязываться с интересами конкретного региона и всего народного
хозяйства в целом.
Более крупные структурные единицы ноосферы — отдельные административные области, автономные и союзные республики и страна в целом. Группы стран, тесно взаимодействуя друг с другом, также образуют
относительно самостоятельные структурные единицы ноосферы. Этими
структурными единицами становятся и отдельные континенты, где природные ресурсы используются разными странами, независимо от их социального уровня развития.
3.1. Структура площадей земельного отвода под
металлургическое предприятие
Металлургическое предприятие имеет право использовать предоставленный ему земельный участок любым, не запрещенным законом способом в целях, для которых отведен земельный участок. При этом предприятие вправе проводить углубочные работы (для подземных инженерных сооружений, строительства объектов «нулевого» цикла и т.п.). Расположенные на поверхности и в пределах углубления земельного участка
общераспространенные полезные ископаемые (торф, песок, гравий, гидроресурсы, лесные насаждения) предприятие имеет право использовать в установленном порядке для своих нужд.
20
Структура площадей земельного отвода под металлургическое предприятие представлена на рис. 3.1.
Fст
Fo
2
Fпр
3
Fхв
4
Fc
1
Fтв
Fпрс
6
7
5
Fппп
8
Рис. 3.1. Типичная структура площадей земельного отвода под металлургическое предприятие: 1 – пломплощадка; 2 – санитарно-защитная зона; 3 – отвал твердых
минеральных отходов; 4 – хвостохранилище; 5 – спецотвал; 6 – отвал промышленного
мусора; 7 – склад почвенно-растительного слоя; 8 – склад потенциально-плодородных
пород; F – площадь соответствующего элемента
Приведенные на рис. 3.1 элементы земельного отвода предусматриваются проектно-технической документацией предприятия в соответствии
с технологией основного производства, санитарным классом опасности
предприятия, номенклатурой и количеством твердых и жидких отходов
всех видов. При наличии в отходах предприятия неизвлекаемых полезных
компонентов проектируется сооружение спецотвала 5.
На стадии строительства предприятия предусматривается сооружение отвалов временного пользования: под склад 7 почвенно-растительного
слоя, снимаемого с поверхности площадей 1, 3, 4, 5 и 6 и под склад 8 потенциально плодородных пород, снимаемых с этих же площадей. Складируемые в отвалах временного пользования почвы используются для рекультивационных работ.
Все площади, приведенные на рис. 3.1, определяются расчетным путем с целью оптимизации размеров отчуждаемых под предприятие земель.
21
Для эксплуатации площадей 3-6 предприятие должно получить соответствующие Разрешения органов санитарного надзора:
- на размещение твердых минеральных отходов (Fo и Fc);
- на размещение жидких отходов (Fхв);
- на размещение промышленного мусора (Fтв).
3.2. Структура площадей земельного отвода под
горное предприятие
При разработке месторождений полезных ископаемых существуют
две природоохранные проблемы: охрана недр (рациональное использование природных ресурсов и минимизация литосферных нарушений) и охрана земель в районах горных работ, включая оптимизацию ландшафтов и
мероприятия по предотвращению загрязнений почвенного слоя, водоемов,
атмосферного воздуха.
При открытых горных работах наблюдаются в основном количественные нарушения геосферы за счет вовлечения в производственные процессы значительных площадей земли. В части охраны недр открытые горные работы характерны более высокими показателями использования минеральных ресурсов.
Подземные горные работы нарушают меньшие площади земной поверхности, однако, характерны качественными нарушениями геосферы,
так как воздействуют на более глубокие слои литосферы. Последнее сопровождается перераспределением горного давления и сдвижением массива в разных формах их проявлений, горными ударами и внезапными выбросами угля, породы и газа, самовозгоранием полезных ископаемых, прогибами земной поверхности. В части охраны недр подземные горные работы характеризуются, как правило, более низкими показателями использования недр, чем открытая разработка.
Оценивая литосферные нарушения с позиции охраны земельных ресурсов, ограничимся более детальным анализом структуры площадей земельного отвода при открытой разработке месторождений.
Для разработки месторождения отчуждаются земли под горный и земельный отводы. Сумма площадей этих отводов составляет общую площадь
земель, необходимых для ведения горных работ. Структура площадей горного предприятия представлена на рис. 3.2.
Горным отводом называется часть земных недр, предоставленная организации или предприятию для промышленной разработки содержащихся
в ней залежей полезных ископаемых.
Горный отвод предоставляется землепользователю на основе лицензии на добычу полезных ископаемых конкретного месторождения, поэтому
горное предприятие использует участок земли в пределах горного отвода
22
только для горных работ. Это же предприятие получает земельный отвод
за пределами горного отвода для размещения горнотехнических зданий,
сооружений, объектов горного производства.
Площадь горного отвода определяется границами карьерного поля и
является основанием для ходатайства о выделении земельного участка по
площади, равной площади горного отвода; такой участок не является
(юридически) земельным отводом.
Рис. 3.2. Структура площадей горного и земельного отводов: а – горный отвод:
1- карьерное поле; 2- разрезная траншея; 3 – выездная траншея; 4 – остаточное выработанное пространство; 5 - капитальная траншея; 12 – граница горного отвода; б – земельный отвод: 6 – отвал пустых пород; 7 – спецотвал; 8 – отстойник карьерного водоотлива; 9 – отвал промышленного мусора; 10 – склад почвенно-растительного слоя; 11
– склад потенциально плодородных пород; 13 – граница земельного отвода.
Разграничивать общую площадь отчуждаемых земель на горный и
земельный отводы, а также рассматривать их структуру необходимо по ряду причин. Если горный отвод четко определяется местом залегания полезного ископаемого, то площади отдельных элементов земельного отвода
могут выделяться в различных местах, не обязательно прилегающих к контуру горного отвода, а в наиболее целесообразных по требованиям охраны
природы (малопродуктивные земли, овраги, балки и т.п.) и экономическим
соображениям. Такое разграничение необходимо также для анализа использования земель, а также изыскания путей снижения их нарушений.
В ряде случаев (при внутреннем отвалообразовании) породы вскрыши размещаются в выработанном пространстве – на площади F3, однако в
этих случаях предусматривается площадь Fо для размещения отвальных
пород, вынимаемых из капитальной траншеи 5, а также разрезной и выездной траншей (соответственно Fрт и Fвт). При внешнем отвалообразовании
все породы вскрыши размещаются на площади Fо.
23
Литература
1. Барсуков М.И., Барсуков И.М. Охрана земель при открытой разработке
месторождений. – К.: Техника, 1987. – 150 с.
2. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников/ В.Н. Мосинец, В.А. Шестаков и др. – М.: Недра, 1981. – 309 с.
3. Ерофеев Б.В. Экологическое право: Учебник для вузов. – М.: Новый
юрист, 1998. – 688 с.
Контрольные вопросы и задания
1. Земля как объект использования и охраны.
2. Состав государственного земельного фонда.
3. Порядок определения размеров и выделения земельного отвода землепользователю.
4. Структура площадей, выделяемых металлургическому предприятию.
5. На какие выделяемые участки земли требуются дополнительные разрешения?
6. Отличие литосферных нарушений при открытой и подземной разработке месторождений.
7. Понятие горного отвода; границы горного отвода.
8. Понятие земельного отвода для горных предприятий.
9. Структура площадей, выделяемых горному предприятию.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4
РАСЧЕТ ПЛОЩАДЕЙ И ОБЪЕМОВ ЭЛЕМЕНТОВ ЗЕМЕЛЬНОГО
И ГОРНОГО ОТВОДОВ
Цель работы: освоение методики расчета земельных площадей, нарушаемых металлургическими и горными предприятиями.
4.1. Расчет элементов земельного отвода под металлургическое
предприятие
Общая площадь отчуждаемых земель Fобщ включает земельный отвод
под промплощадку предприятия Fпр и земельный отвод под вспомогательные объекты Fв. С учетом площадей Fн, занимаемых инженерными сетями
и коммуникациями (дороги ЛЭП, трубопроводы и др.) изымаются площади на 15-20 % больше расчетных, т.е.
Fобщ = Fпр + Fв + Fи = ( Fпр + Fв ) ⋅ 1,2 ⋅ 10 −4
24
(4.1)
В общем случае структура площадей определяется наличием конкретных элементов нарушаемых площадей. Так, спецотвалы сооружаются
в виде хвостохранилищ, шламонакопителей и т.п. в тех случаях, когда на
производстве образуются отходы, содержащие полезные компоненты в
количествах, позволяющих отнести спецотвалы к категории техногенных
месторождений. Отчуждаемые под спецотвалы площади рекультивации не
подлежат.
Расчет элементов земельного отвода производится с учетом исходных данных, приведенных в табл. 4.1 (вариант задается преподавателем).
Таблица 4.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Санитарный класс
предприятия
Вариант
Варианты исходных данных для проектирования
1
П
Ш
1
П
Ш
1
П
Ш
1
Fп
(а+в), м2
Fс, га
V, м3/год
1000х2000
1000х2100
1000х2200
1200х2000
1300х2000
1400х2000
1500х2000
1600х2000
1700х2000
1800х2000
20
21
22
23
24
20
21
22
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
25000
30000
35000
Санитарный класс предприятия регламентирует ширину санитарнозащитной зоны, сооружаемой по периметру промплощадки предприятия,
являющегося источником производственных вредностей (загрязняющих и
неприятно пахнущих веществ, создаваемого шума, ультразвука, электромагнитных волн радиочастей и др.). Установлены следующие размеры (м)
санитарно-защитных зон для предприятий разного класса опасности:
Класс I – 1000
Класс IV – 100
Класс П – 500
Класс V – 50
Класс Ш - 300
Например, для предприятия I класса с размерами промплощадки ав =
1500х1600 м ширина санитарно-защитной зоны составит 1000 м; площадь
санитарно-защитной зоны в этом случае будет равна
25
Fсз = [(a + 2000) ⋅ (в + 2000)] ⋅ 10 −4 − (a ⋅ в ) ⋅ 10 −4 =
= [(3500 ⋅ 3600)] ⋅ 10 −4 − (1500 ⋅ 1600) ⋅ 10 −4 = 1020, га
(4.2)
где (ав)10-4 = Fп – площадь промплощадки предприятия, га.
Для вспомогательных объектов санитарно-защитные зоны не предусматриваются, вместо них образуются защитные полосы.
Для расчета площадей, занятых защитными полосами Fс′, Fпрс″, Fо″′ и
Fппп″, во всех случаях ширину полосы L′, принимают равной 20 м.
Площадь, занимаемая внешним отвалом, зависит от общего объема
складируемых отходов V и принятой высоты отвала Но [1]. При расчете
необходимо учитывать следующее: рациональная технология отвалообразования с последующей рекультивацией предопределяет форму отвала,
приближающуюся с геометрически правильной фигуре [2]; для экскаваторного способа отвалообразования при объеме отвала до 50 млн м3 рациональная его высота составляет 30-35 м [3]; углы откосов отвала должны
обеспечивать его устойчивость; откосы подлежат террасированию при высоте террас h = 8-10 м, ширине горизонтальной площадки (бермы) z = 4÷10
м и углах откоса террасы βт=15÷20о; профилактика водной эрозии бермы
обеспечивается обратным поперечным уклоном 1,5-2о (см. рис. 4.1 и 4.2).
Расчетная ширина полосы под откосом отвала может быть определена по уравнению в = Ноctdβ, однако целесообразней определить ее графическим построением (рис. 3) и после этого измерить результирующий угол
откоса β.
Геометрические и объемные параметры отвала в форме усеченной
пирамиды связаны соотношением, в котором Но принимается заранее в
пределах 30-35 м:
Ho 2
(a + c 2 + ac);
3
c = a − 2 H o ⋅ ctdβ
Vo =
(4.3)
(4.4)
Подставив уравнение (4.4) в выражение (4.3) и решив уравнение,
получим окончательные размеры сторон основания а и поверхности с отвала:
a = H o ⋅ ctdβ +
с=
Vo 1
− ( H o ctdβ ) 2 , м
Ho 3
Vo 1
− ( H o ctdβ ) 2 − H o ctdβ , м
Ho 3
26
(4.5)
(4.6)
Рис. 4.1. Геометрические параметры
внешнего отвала в форме усеченной пирамиды:
а – сторона основания; Fро=Fо′- рекультивируемая
площадь; в – ширина полосы под откосом отвала
G – сторона поверхности отвала; Но – высота
отвала; Еро – рекультивируемая поверхность
Рис. 4.2. Сечение откоса отвала:
β-результирующий угол откоса;
βт- угол откоса террасы; hт высота террасы; Z- берма террасы
Для отвалов, не связанных с разработкой месторождений полезных
ископаемых, располагаемых на землях сельскохозяйственного и лесохозяйственного назначения, рекомендуется принимать два яруса (две террасы) по вертикали в целях минимальных ландшафтных нарушений.
Площадь земельного отвода под отвал (включая площадь под откосами) Fо и подлежащая рекультивации горизонтальная поверхность отвала
Fо рассчитываются по выражениям:
Fo = a 2 ⋅ 10 −4 , га
(4.7)
Fo′ = c 2 ⋅ 10 −4 , га
(4.8)
Склад почвенно-растительного слоя занимает площадь Fпрс земельного отвода, на которую вывозятся почвы с промплощадки предприятия в
процессе строительства, для чего снимается верхний слой земли. На этот
же склад вывозятся почвы с площади, отчуждаемой под спецотвал. Объем
отвала почвенно-растительного слоя зависит от площади, с которой снимается верхний слой, и мощности почвенно-растительного слоя hпрс равной
0,3÷0,5 м (в условиях Сибири), т.е.:
Vпрс = ( Fп + Fс + Fо )hпрс , м 3
(4.9)
Высота отвала на складе почвенно-растительного слоя не должна
превышать 8 м; при большей высоте качество почвенно-растительного
слоя резко ухудшается.
27
Склад потенциально плодородных пород располагается на площади
Fппп, а объем этого склада определяется с учетом мощности слоя потенциально-плодородных пород (hппп= 1,2÷1,5 м для условий Сибири)
Vппп = ( Fп + Fс + Fо )hппп , м 3
(4.10)
Ширина склада почвенно-растительного слоя с квадратным основанием
а1 = Нопрс сtdβ1 +
Vпрс
Hoпрс
1
− ( Нопрс сtdβ1 ) 2 , м
3
(4.11)
а склада потенциально плодородных пород
а 2 = Ноппп сtdβ 2 +
Vппп
1
− ( Hoппп ctdβ 2 ) 2 , м
Hoппп 3
(4.12)
В уравнениях (4.11) и (4.12) углы откосов отвалов принимаются соответственно β1=15-20о, β2=25o. Окончательно площади, занимаемые отвалами на складах почвенно-растительного слоя и потенциально плодородных пород, составляет
Fпрс = а1 2 ⋅ 10 −4 , га
(4.13)
Fппп = а 2 2 ⋅ 10 −4 , га
(4.14)
Земельный отвод под спецотвал и отвал промышленного мусора рассчитывается при разработке проектно-технической документации. В нашем случае площадь первого задается, а второго условно не учитывается.
4.2. Расчет элементов земельного и горного отводов
под горное предприятие
4.2.1. Площади и объемы элементов горного отвода при внутреннем
отвалообразовании рассчитываются с учетом рекомендации, изложенных в
работе [2].
Площадь карьерного поля определяется его размерами в плане на
конец отработки карьера (L – длина карьера, В – ширина, м)
Fзl = L ⋅ B ⋅ 10 −4 , га
Площадь выездной траншеи по верху
28
(4.15)
(4.16)
Fвт = (L − Ш в )(Ш в + Z1 ) ⋅10 −4 , га
Площадь по верху остаточного выработанного пространства
Fост = ( В + 2Z 2 ) ⋅ ( Ш в + Z 2 ) ⋅ 10 −4 , га
(4.17)
Рекультивируемая площадь внутреннего отвала
Fов = ( L − Ш в − 2 Z 3 )( B − d − 2 Z 3 ) ⋅ 10 −4 , га
(4.18)
Ширина по верху остаточного выработанного пространства после
отработки карьерного поля лимитируется шириной разрезной траншеи по
низу Шв и составляет
Ш в = Ш + Н ав ⋅ ctg ⋅ β o + H к ⋅ ctg ⋅ α п , м
(4.19)
Высота внутреннего отвала
Н ов = Н к ⋅ К р ⋅ С в , м
(4.20)
где Нк – мощность вскрыши по карьерному полю, м; Кр – коэффициент
разрыхления вскрышных пород (Кр = 1,25); Св – коэффициент удлинения
фронта вскрышных работ по отношению к отвальному (Св = 1,05).
Ширина выездной траншеи по верху:
d = в т + Н к ⋅ ctg ⋅ α н + Н ов ⋅ ctg ⋅ β o , м
(4.21)
В уравнениях 4.15-4.21 приняты следующие обозначения: L, B – соответственно длина и ширина карьерного поля на конец отработки карьера, м; Z1, Z2, Z3 – бермы безопасности выездной траншеи, внутреннего отвала и остаточного выработанного пространства соответственно (в конкретных условиях рассчитываются исходя из физико-механических
свойств горных пород вскрыши; в нашем случае приняты равными ширине
предохранительной полосы 20 м); βо- результирующий угол откоса внутреннего отвала, зависящий от Нов; αп= αн – угол погашения рабочего борта
карьера.
При мощности вскрыши Нк>30 м, αн=30о, при Нк≤30 м αн=40о.
Значения βо принимаются из таблицы 4.2
Таблица 4.2
Результирующие углы откоса внутреннего отвала
29
Мощность вскрыши, м
20
30
40
50
60
70
80
βо, град
30
25
20
18
16
14
12
Вскрытие месторождения в контурах карьерного поля осуществляется разрезной траншеей. Горные породы вскрыши при этом вывозятся на
внешние отвалы.
Объем разрезной траншеи (и соответственно объем пород, вывозимых на внешний отвал)
[
]
V p = ( B − H т ctg ⋅ α н ) Ш + 0,5H т (ctgα н + ctg ⋅ α p ) ⋅ H т , м 3
(4.22)
Vop = V p ⋅ К р , м 3
(4.23)
где Нт- глубина траншеи, м; αр, αн – результирующие углы откосов нерабочего и рабочего бортов траншеи. Угол αр = 15о при количестве уступов
до двух, при большем числе уступов αр = 12о.
Площадь капитальной траншеи по верху
Fкт = ( B кт + H т ctgα к ) ⋅
Hт
⋅ 10 − 4 , га
i
(4.24)
где Вкт – ширина траншеи по низу, м; αк – угол откоса бортов траншеи
(при глубине Нт до 30 м αк =35о, при Нт>30 м αк =30о); i – уклон траншеи,
тыс.
Объем капитальной траншеи (и соответственно объем пород, вывозимых на внешний отвал)
V кт =
H т 2 Bкт
Нт
(
+
), м 3
i
2
3tgα к
Vокт = V кт ⋅ К р
(4.25)
(4.26)
Общий объем вывозимых на отвал пород из разрезной и капитальной
траншей
Vобщ = Vор + Vокт , м 3
(4.27)
Таким образом, при внутреннем отвалообразовании размеры земельного участка под внешний отвал зависят только от объемов Vкт и Vрт. При
отвалообразовании на отработанной части месторождения площадь основания внутреннего отвала не должна включать площадь выездной траншеи
и остаточного выработанного пространства (соответственно Fвт и Fост).
Площадь горного отвода не зависит от того, является ли отвалообразование внешним или внутренним, и для карьеров всегда включает только
30
две составляющие: площадь карьерного поля и площадь капитальной
траншеи внешнего заложения:
F20 = F31 + Fкт , м 2
(4.28)
4.2.2. При внешнем отвалообразовании на внешний отвал вывозятся
все породы вскрыши, вынимаемые в границах горного отвода, т.е. общий
объем вывозимых на отвал пород составит:
Vобщ = Vкт + V31 , м 3
(4.29)
Объем V31определяется либо геометрическим построением предельного контура карьера с учетом длины, ширины, конечной глубины и результирующих углов откоса, либо годовым объемом вскрыши умноженным на срок существования карьера. Площадь и объем капитальной траншеи рассчитываются по уравнениям (4.24) и (4.25).
4.2.3. Геометрические параметры элементов земельного отвода, санитарно-защитной зоны и объемы отвалов и складов всех видов для горных предприятий определяются по аналогии с металлургическими предприятиями по уравнениям 1-14, с учетом приведенных при этих расчетах
особенностей устройства этих сооружений.
Исходные данные для расчетов приведены в табл. 4.3 (вариант задается преподавателем).
Таблица 4.3
Варианты исходных данных для расчетов
Исходные данные
1
2
3
4
Варианты
5
6
Размеры карьера в плане:
3000 3000 3000 2700 2700
Длина L, м
Ширина B, м
1300 1400 1500 1300 1400
Конечная глубина
карьера, м
7
8
9
0
2700 3600 3800 4000 4100
1500 1300 1400 1500 1300
80
100
120
140
160
180
70
90
110
120
Мощность первоначальной вскрыши по карьер- 20
ному полю, м
30
40
20
30
40
20
30
40
20
Вид отвалов по месту
расположения
Угол капитальной
траншеи, тыс.
Внешние
80
80
Внешние
80
90
31
90
Внутренние и внешние
90
70
70
70
60
Годовой объем вскрыши, тыс. м3
600 700
800
600
700
800
600 700 800
900
Средний коэффициент
вскрыши
Категория грунтов
вскрыши
2,3
2,1
2,4
2,3
2,2
2,3
2,1
2,1
1-П 1-П 1-П
1-П
10
15
Срок существования
карьера, лет
2,2
1-Ш 1-П
10
15
1-Ш 1-Ш 1-1У
10
15
10
1-1У
15
2,2
15
10
4.3. Расчет коэффициента рекультивации
Эффективность охраны земель оценивается коэффициентом рекультивации. В общем случае этот коэффициент равен отношению общей
площади земель, нарушаемых предприятием, к площади, подлежащей технической рекультивации. В рамках данной практической работы (с применением ряда упрощений) коэффициент рекультивации рассчитывается по
уравнениям, приведенным ниже.
Для металлургических предприятий:
К рек =
F ро + S ро
1,2 ⋅ Fпр + Fо + Fс
, или
Fо′ + S ро
1,2 ⋅ Fпр + Fо + Fс
(4.30)
Для горных предприятий:
К рек =
F ро + S ро
1,2 ⋅ S к + Fо + Fс
, или
Fо′ + S ро
1,2 ⋅ S к + Fо + Fс
(4.31)
В данных уравнениях приняты следующие обозначения: Fро (F′о) –
рекультивируемая поверхность отвала, га; Sро – суммарная площадь поверхности откосов отвала, га; Fпр – площадь промплощадки, га; Fo – площадь основания отвала, га; Fс – площадь спецотвала, га (из таблицы 3.1); Sк
– площадь карьерного поля в плане, га (LxB из таблицы 4.3).
В уравнении (4.31) площадь спецотвала Fс принимается из табл. 4.3.
Для отвала в виде усеченной пирамиды с квадратным основанием
площадь поверхности откосов отвала составит:
2
⎡
⎤
S po = 4 ⋅ ⎢a + c + 0,5 H o + ( H o ⋅ ctgβ ) 2 ⎥ ⋅ 10 −4 , га
⎣
⎦
(4.32)
Откосы отвала обязательно учитываются, т.к. затраты на их обустройство включаются в общие затраты на техническую и биологическую
рекультивацию.
Литература
32
1. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников /В.Н. Мосинец, В.А. Шестков и др. – М.: недра, 1981. – 309 с.
2. Барсуков М.И., Барсуков И.М. Охрана земель при открытой разработке
месторождений. – К.: Техника, 1987. – 150 с.
Контрольные вопросы и задания
1. Перечислите основные элементы площадей, изымаемых под металлургическое предприятие.
2. Перечислите основные элементы площадей, изымаемых под горное
предприятие.
3. Регламентация размеров санитарно-защитной зоны для предприятий
разного класса санитарной опасности.
4. Особенности формирования геометрических параметров внешних отвалов.
5. Особенности расчета площади и объема склада почвенно-растительного
слоя.
6. Особенности расчета площади и объема склада потенциально плодородных пород.
7. Элементы, включаемые в расчет площади горного отвода.
8. Основное различие в величине площади изымаемых земель при внутреннем и внешнем отвалообразовании.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5
ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НАРУШЕННЫХ
ЗЕМЕЛЬ
Цель работы: изучить основные положения в части восстановления
земель, нарушенных промышленными предприятиями.
Краткие теоретические сведения
Техногенные нарушения ландшафта при строительстве и эксплуатации горных и металлургических предприятий можно разделить на 4 вида
(рис. 5.1.) по характеру рельефных отрицательных воздействий на литосферу:
1. Промышленно-индустриальный;
2. Карьерно-отвальный с внутренним размещением пустых пород;
3. Карьерно-отвальный с внешним размещением пустых пород;
4. Шахтно-отвальный.
33
Рис. 5.1. Виды техногенного нарушения рельефа местности: а – карьерно-отвальный с
внутренним размещением пустых пород; б, в, г, д, е, ж – карьерно-отвальный с внешним размещением пустых пород; 3 – шахтно-отвальный с провалами или проседанием
поверхности; и – промышленно-индустриальный; 1 – ствол шахты; 2 – карьерная выемка; 3 – отвалы пустых пород и твердых отходов; 4 – площадь проседания поверхности;
5 – промплощадка предприятия без почвенно-растительного слоя и потенциально плодородных пород
Рекультивацией называют комплекс работ, направленных на восстановление хозяйственной, медико-биологической и эстетической ценности
нарушенных ландшафтов.
Различают технический и биологический этапы рекультивации. Технический этап осуществляется в обязательном порядке всеми промышленными землепользователями и имеет целью подготовку нарушенных земель
для последующего целевого использования в народном хозяйстве.
1. Выбор направления рекультивации. Целевое использование восстановленных земель называют направлением рекультивации, которое
обосновывается исходя из перспективных планов освоения ландшафтов
данной административной территории и качественно-количественных характеристик нарушения земель предприятием (рис. 5.2.).
Санитарно-гигиеническое направление рекультивации преследует
цель исключить (нейтрализовать) возможные отрицательные воздействия
нарушенной предприятием территории. Обычно на такой территории производится захоронение высокотоксичных, реже радиоактивных отходов, в
связи с чем эту территорию называют полигоном и общепринятую техническую рекультивацию на нем не проводят.
34
К категории полигонов относят также нарушенные площади, которые целевым назначением используют для массового складирования бытовых и промышленных отходов (так называемые свалки). На таких полигонах общепринятую техническую рекультивацию также не проводят, а после осуществления специальных санитарно-гигиенических мероприятий
осуществляют комплекс технических мер для подготовки этих территорий
под строительство.
2. Схема и технология отвальных работ. Земельные участки, предназначенные для размещения на них отвалов всех видов, обустраиваются
таким образом, чтобы технология отвальных работ (отвалообразование)
календарно увязывалась с технологией работ по рекультивации этих участков.
Технология отвалообразования включает (в порядке выполнения):
- снятие почвенно-растительного слоя с соответствующих площадей;
- снятие потенциально плодородного слоя почвы;
- складирование почвенно-растительного слоя в соответствующем отвале;
- складирование потенциально плодородного слоя почвы;
- сооружение отвала твердых отходов.
Технология отвальных работ предусматривает оптимальное планирование отвалообразования Развитие отвальных работ предусматривает
возможность усадки отвала до начала рекультивационных работ (2-3 года);
после этого срока отвальные и рекультивационные работы ведутся одновременно (рис. 5.3)
35
Техногенез (изменение природных комплексов под воздействием производства)
Н
Техногенный ландшафт
Технико-экономическая оценка
направлений землеиспользования
Рекультивация необходима и экономически целесообразна
Рекультивация
экономически
неэффективна
Отрицательное воздействие на природную
среду
Возможно использование территории для
складирования отходов
Нет отрицательного
воздействия на природную среду
Складирование бытовых и промышленных отходов
Техническая рекультивация
Биологическая
рекультивация
Строительное
Сельскохозяйственное
Лесохозяйственное
Санитарногигиеническое
Рыбохозяйственное
Водохозяйственное
Рекреационное
Рис. 5.2. Схема выбора направления рекультивации
Рис. 5.3. Схема одностороннего формирования двухярусного отвала, совмещенная с началом
рекультивации: а – длина отвала; а1- длина основания пионерного отвала; V1 и Vп – объемы заскладированных отвальных пород в первом и втором ярусах; 1 – нанесенный плодородный
слой
36
Так как расходы на техническую рекультивацию относят на себестоимость продукции предприятия, очень важно рекультивационные работы начать своевременно. Начало этих работ совпадает со временем завершения строительства пионерного отвала длиной а1 (рис. 5.3). Достаточно
точно величина а1 может быть определена по уравнению
а1 =
3V
,м
a ⋅ Ho
(5.1)
где V – годовой объем вывозимых на отвал минеральных отходов, м3; а –
ширина отвала с квадратным основанием, м; Но – высота отвала, м.
На практике достаточно часто применяется схема отвалообразования, приведенная на рис. 5.4. Эту схему нельзя считать оптимальной с экономической точки зрения, т.к. затраты на рекультивацию в этом случае
приходится относить на более поздние сроки существования предприятия
ввиду сложности организации начального периода рекультивационных работ. По данной схеме (при встречном формировании отвала) в начальный
период возможна рекультивация только внешних откосов отвала.
Рис. 5.4. Схема двухстороннего формирования отвала с одновременным
озеленением откосов (Горлов В.Д., 1981)
Содержание технического этапа рекультивации приведено на рис. 5.5.
37
Селективная разработка ППП
Снятие ПСП
Погрузка и
транспортирование ПРС ППП
Резервный склад
Погрузка и
транспортирование ПРС ППП
Нанесение ПРС
ППП на спланированную поверхность
Укладка ППП в
верхнюю
часть
отвала
Выполаживание откосов
Грубая планировка земель
Чистовая планировка земель
Устройство
дренажной системы
Устройство
коммуникаций
Противоэрозионные мероприятия
Устройство гидротехнических и мелиоративных сооружений
Передача землепользователям
Рис. 5.5. Блок-схема технической рекультивации земель
Литература
1. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников /В.Н. Мосинец, В.А. Шестаков и др. – М.: Недра, 1981. – 309 с.
2. Томаков П.И., Коваленко В.С. Рациональное землепользование при открытых горных работах. – М.: Недра, 1984. – 213 с.
3. Русский И.И. Технология отвальных работ и рекультивация на карьерах. –М.: Недра, 1979.
4. Эскин В.С. Рекультивация земель, нарушенных открытыми разработками. –М.: Недра, 1975.
5. Горлов В.Д. Рекультивация земель на карьерах. –М.: Недра, 1981. – 260
с.
6. Коробкин Б.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов н/Д: изд.-во
«Феникс», 2000. - 576 с.
38
Контрольные вопросы и задания
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Классификация техногенных нарушений ландшафтов.
Основные виды техногенного нарушения рельефа.
Рекультивация, основные этапы рекультивации.
Особенности санитарно-гигиенического направления рекультивации.
Основные направления технической рекультивации.
Порядок выбора направления рекультивации.
Содержание работ при отвалообразовании.
Возможные схемы формирования отвалов, достоинства и недостатки.
Содержание технического этапа рекультивации.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6
ОЦЕНКА ПРИГОДНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД К БИОЛОГИЧЕСКОЙ
РЕКУЛЬТИВАЦИИ
Цель работы: изучить классификацию пригодности пород к биологической рекультивации по их агрохимическим, химическим, физическим
свойствам и минералогическому составу.
Краткие теоретические сведения
После проведения технической рекультивации на землях, предусмотренных для сельскохозяйственного и лесохозяйственного использования, а
также под водоемы, санитарно-защитные зоны и т. д., производится биологическая рекультивация. Для ее проведения большое значение имеют
свойства покрывающих территорию пород. Классификация пригодности
пород к биологической рекультивации по их агрохимическим, химическим, физическим свойствам, а также минералогическому составу (табл.
6.1) [1] определена ГОСТом 17.5.1.03-78. Классификация составлена с учетом основных признаков: количества вредных солей, реакции среды (рН),
содержания подвижного алюминия и поглощенного натрия, механический состав, количество гумуса.
Все породы разделены на три группы: пригодные, малопригодные и
непригодные. Каждая из этих основных групп разделена на две подгруппы.
Группа пригодных пород разделена на две подгруппы: плодородных и
потенциально плодородных пород.
Малопригодные (II группа) и неблагоприятные (III группа) породы разделены по их физическим и химическим свойствам. В практике, разумеется, может случиться, что породы могут быть неблагоприятными сразу по
физическим и химическим свойствам. Однако чаще всего преобладает одно
39
из нескольких неблагоприятных свойств породы для биологической рекультивации.
6.1.
Наиболее распространенные направления биологической рекультивации
Как уже указывалось выше, основная цель биологической рекультивации заключается в полном восстановлении на нарушенных землях прежнего биологического потенциала. Целесообразность такой рекультивации определяется почвенно-климатическими условиями различных районов, интенсивностью развития в них сельского хозяйства и промышленности. К настоящему времени разработаны конкретные схемы рекультивационных работ для основных горнопромышленных районов.
К наиболее распространенным направлениям биологической рекультивации относится подготовка земель для:
возделывания сельскохозяйственных культур и пастбищных угодий;
лесонасаждений, в том числе парковых и защитно-декоративных;
овощных и плодово-ягодных культур.
Наиболее удобны для облесения отвалу, образованные при прокладке
железнодорожных путей. Они имеют плоскую и довольно рыхлую поверхность. После разложения глыбистого и щебенистого материала (обычно
через 2- 4 года после отсыпки) здесь можно проводить посадку механизированным способом или вручную без предварительной обработки верхнего
слоя грунта.
Отвалы, где проходят автомобильные дороги, также имеют плоскую
поверхность, но значительно уплотненную автомашинами. Перед посадкой
здесь необходимо разрыхлить грунт до глубины 40-50 см.
Отвалы, образованные экскаваторами при бестранспортном способе
вскрышных работ, располагаются обычно грядами конусов высотой 15-30
м и с большой крутизной откосов. Для их облесения в ряде случаев достаточно частичного разравнивания, при котором проводят срезку вершин и
гребней, а также выполаживание откосов до крутизны 10-12°.
Создаваемые на отвалах лесные насаждения имеют преимущественно
защитное, санитарно-гигиеническое и рекреационное значение.
Таким образом, способ минимального землевания в определенной
степени находит применение в практике рекультивационных работ. Он
приводит не столько к увеличению запаса питательных веществ 5 грунтах
отвалов, сколько способствует стабилизации их поверхности, закреплению
семян и всходов растений, а главное, интенсификации начавшегося процесса почвообразования.
Многолетние исследования на стационарных и временных
опытных участках позволили получить ценные данные, о формировании породного сложения почвенных 4 разрезов рекультивируемых участ40
ков, а так же о возможностях использования нарушенных земель без нанесения черноземного слоя или определения его оптимальной толщины.
Установлено, что четвертичные и третичные горные породы, считавшиеся
ранее совершенно неплодородными, могут давать высокий урожай
зеленой массы бобовых многолетних трав без нанесения черноземного
слоя. Это особенно важно, так как значительные площади нарушенных
земель не имеют верхнего плодородного слоя.
Установлена зависимость урожайности многих культур на рекультивированных участках от мощности насыпного слоя чернозема и гидротермических условий районов. Чем жарче и суше климат, тем более толстый
слой почвенной массы необходимо насыпать на спланированную поверхность отвала.
Исследование вопросов регенерации почвообразования на рекультивированных землях позволило установить влияние на него многих
факторов: естественного выветривания пород, динамики и режима преобразования минеральных и органических соединений, физико-химических
агрегатов, микрофлоры и других агробиологических процессов окультивирования почв. Установлено, что применение минеральных удобрений, а
также других агротехнических приемов позволяет значительно ускорить
процесс регенерации почвообразования на рекультивированных землях и
получать урожаи, близкие по величине к урожаям на ненарушенных черноземах.
Изучены вопросы формирования на рекультивированных землях естественных фитоценозов и произведен эколого-биологический анализ их
структуры. Выявлены также ограничивающие вегетацию растений экологические факторы и на этой основе разработаны теоретические положения о
создании культурных фитоценозов; произведена их проверка в лабораторно-полевых, полевых и производственных опытах. С этой целью в опытах
испытано более 20 сельскохозяйственных культур (озимая пшеница, ячмень, овес, сорго, кукуруза, гречиха, бахчевые, люцерна синегибридная,
эспарцет песчаный, злаковые травы и др.), а также виноград, ягодные и
плодовые культуры.
Результаты опытов позволили определить степень пригодности отдельных культур для организации продуктивного растениеводства в зависимости от типов формирования рекультивированных участков и их окультуренности, а также установить чередование этих культур, обеспечивающее получение рентабельных урожаев.
Большую проблему представляет собой рекультивация отвалов перерабатывающих предприятий, соседствующих с горнодобывающими и способствующих им в создании техногенного ландшафта. Определенный опыт
накоплен рядом научно-исследовательских организаций. В частности, значительный интерес представляют работы хозрасчетной лаборатории промышленной ботаники Уральского государственного университета им. А.
41
М. Горького. Эта лаборатория занимается разработкой способов биологической рекультивации пылящих и зачастую токсичных массивов отвалов перерабатывающих предприятий угольной, железорудной, меднорудной и
других отраслей промышленности Урала и Сибири. Это - золы тепловых
электростанций, красный шлам алюминиевого производства, хвосты обогатительных фабрик. Несмотря на разнотипность отвалов, различие в воднофизических и химических свойствах, структуре субстратов и т. п., им всем
присущи и объединяющие черты: неблагоприятные водно-физические
свойства, бесструктурность, отсутствие азота, недостаточное для растений
количество фосфора, калия. Все это требует специальных мероприятии по
улучшению свойств субстратов, как среды обитаний растений.
Многолетними исследованиями доказана возможность улучшения
свойств субстратов с помощью различных приемов. Исходя из местных
особенностей в районе расположения, возможны следующие основные
приемы обогащения поверхности отвалов необходимыми для роста и развития растений питательными веществами:
1.Нанесение на поверхность отвалов почвы, торфа или потенциальноплодородного грунта, толщина слоя которых может изменяться от 2-4 см
(на золоотвалах) до 20-50 см (на породных отвалах) - прием землевания.
При «землевании» поверхность отвалов может покрываться как равномерно по всей площади, так и полосами, причем полосы с покрытием шириной
6-10 м каждая чередуются с такими же по размеру полосами без покрытия.
Оба типа полос располагаются поперек господствующего направления ветров. Полосы с покрытием засеваются многолетними травами, а также древесными и кустарниковыми видами. Такой способ покрытия дает экономию как посевного и посадочного материала, так и почвенного покрытия.
2. Внесение полного минерального удобрения с учетом имеющегося
со держания питательных веществ в субстрате, слагающего отвал, которое
следует разделить на два этапа: осенью внести фосфорные и калийные
удобрения; весной внести азотные удобрения. Ежегодная подкормка посевов способствует лучшему развитию культур и скорейшему залужению отвалов.
3. Полив поверхности отвалов, в частности золоотвалов, в течение
вегетационного периода сточными водами (после прохождения их через
очистные сооружения).
Литература
1. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников [Текст] /В.Н. Мосинец, В.А. Шестаков и др. – М.: Недра, 1981. – 309
с.
2. Чупахин В.М. Основы ландшафтоведения [Текст] – М: Агропромиздат,
1987- 168 с.
42
Контрольные вопросы и задания
1. Охарактеризуйте значение свойств пород, применяемых для рекультивации.
2. Какие показатели используются при оценки пригодности горных пород
к биологической рекультивации по стандарту?
3. Какие показатели химического состава использованы в классификации?
4. Какой фракционный состав и в каких единицах измерения применяется
в стандартной классификации?
5. Назовите основные приемы улучшения свойств поверхности в процессе
рекультивации.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Цель работы: изучить назначение, состав мероприятий и содержание их на этапе биологической рекультивации нарушенных земель.
Краткие теоретические сведения
Целевое использование восстановленных земель определяется направлением рекультивации. При выборе направления рекультивации выполняется комплексный анализ следующих факторов:
- природных условий района (климат, почва, экологические, гидрогеологические и гидрологические условия, растительность, рельеф, определяющие геосистемы или ландшафтные комплексы);
- агрохимических и агрофизических свойств пород и их смесей в отвалах,
гидроотвалах, хвостохранилищах;
- хозяйственных, социально-экономических и санитарно-гигиенических
условий в районе размещения нарушенных земель;
- срока существования рекультивированных земель и возможности их
повторных нарушений;
- технологии производства рекультивационных работ;
- требований по охране окружающей среды;
- планов перспективного развития района;
- состояния техногенных ландшафтов, степени и интенсивности их самовосстановления.
Биологическая рекультивация рис. (7.1) включает в себя мероприятия по восстановлению плодородия земель, осуществляемые после технической рекультивации, состоящие из агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление флоры и фауны.
43
Агротехнические мероприятия представляют собой комплекс биомелиоративных работ, направленных на создание структуры почвенного
слоя, обеспечивающей его плодородие. Состав мероприятий по биологической мелиорации зависит от структуры почвенного слоя, созданного в
процессе технической рекультивации (рис. 7.2). В пределах насыпаемого
слоя создается корнеобитаемый слой, мощность которого зависит от направления рекультивации. Основные породы отвала 1 (рис. 7.2) как правило, обладают токсичными свойствами, что вызывает необходимость в
процессе технической рекультивации покрывать их водонепроницаемым
экраном 2 из глинистых пород. Мощность водонепроницаемого экрана зависит от высоты капиллярного поднятия воды и для глинистых пород составляет 0,2÷0,5 м.
Рис. 7.1. Блок-схема биологической рекультивации
44
Рис. 7.2. Структура почвенного слоя
Позицией 3 на рис. 7.2 отмечены потенциально плодородные породы. Верхний слой почв имеет мощность, зависящую от дальнейшего использования рекультивированной поверхности, и носит название гумусового слоя. Сумма мощностей гумусового слоя и слоя потенциально плодородных пород и составляет корнеобитаемый слой. Мощность последнего
для посадки зерновых культур должна быть не менее 0,8 м, из которых до
половины занимает мощность гумусового слоя (рис. 7.2, а). При лесохозяйственном направлении рекультивации структура почвы (рис. 7.2, б)
представлена корнеобитаемым слоем мощностью 1,5-2,0 м, из которых
0,2÷0,3 м составляет гумусовый слой. Для посадки многолетних трав достаточно создать структуру согласно рис. 7.2,в, при которой гумусовый
слой (г) составляет 0,4÷0,5 м, а глинистый экран 2 имеет мощность 2-2,5
м.
Фитомелиоративные мероприятия проводятся в обязательном порядке в случаях, когда поверхность отвала представлена фитотоксичными
породами кислого и щелочного состава. В зависимости от климатических
условий, агрохимического анализа и физико-механических свойств отвальных пород могут применяться известкование, гипсование, вымывание,
засыпка и другие способы мелиорации. В этой стадии биологической рекультивации производится и внесение удобрений.
При лесохозяйственном направлении рекультивации (которую считают наиболее эффективным направлением) посадку деревьев или кустарника производят в ямы или продольные борозды. Это направление применяют в тех случаях, где сельскохозяйственная рекультивация по какимлибо причинам нецелесообразна, либо когда воспроизводство лесов необходимо, исходя из хозяйственных потребностей, для создания рекреационных зон или для защиты земель от эрозии.
Вносимые удобрения рассчитываются в соответствии с данными
табл. 7.1; количество саженцев определяется исходя из площади рекульти45
вируемых земель и сетки посадки: расстояние между бороздами (и соответственно между рядами саженцев) 2,5 м, расстояние между саженцами в
ряду – 2 м.
Таблица 7.1
Удельные объемы вносимых удобрений (на один саженец), г
Наименование
Количество
Фосфатные удобрения
20
Азотные удобрения
10
Калийные удобрения
10
Торф
100
Известь
100
Подготовка рекультивированной площади под посадку саженцев
состоит из следующих операций: прокладка борозд (рис. 7.3); внесение
торфа в борозду; внесение минеральных и органических удобрений; перемешивание кондиций; посадка саженцев. Условные обозначения операций
представлены на рис. 7.4. Указанные участки на рисунках и чертежах изображаются в цвете.
Рис. 7.3. Схема борозды под посадку саженцев (размеры в метрах)
46
Рис. 7.4. Условные графические изображения операций при лесохозяйственном
направлении биологической рекультивации
7.1. Потери и разубоживание почвы при рекультивации земель
За последнее время все больше исследователей высказывают мнение,
чтобы почву отнести к разряду полезных ископаемых. Не всякая почва
(как и не всякая горная порода) является полезным ископаемым, а лишь
почва такого качества, которую можно экономически эффективно использовать для землевания. Поэтому возникает необходимость разработки научно обоснованных кондиции качества почвы подлежащей снятию при
производстве земляных работ, и использованию для повышения плодородия малопродуктивных сельскохозяйственных, угодий и рекультивации
нарушенных промышленностью земель. Такие кондиции должны быть
разработаны применительно к различным зональным условиям страны с
учетом допустимых пределов разубоживания и потерь.
47
Анализ технологии горных и рекультивационных работ показывает,
что полнота и качество выемки почвы зависят от ее количественных потерь (при снятии, перевозке, хранении и повторном нанесении на поверхность отвалов), качественных потерь более плодородной мелочи и разубоживания почвы вскрышными породами, структурных изменений почвы,
которые происходят в процессе ее перемещения и хранения. Количественные и качественные потери почвы зависят от степени совершенства
технологии горных и рекультивационных работ, а также от времени их
выполнения. Практически невозможно без потерь снять почву, а затем
уложить ее на спланированных отвалах. При этом будут иметь место потери почвы во всех звеньях технологического процесса разработки месторождения и рекультивации нарушенных земель. Кроме того, количественные
и качественные потери почвы зависят от климатических условий, мощности почвенного слоя, равномерности его залегания, агрохимических и
физических свойств и естественных условий.
Из всего многообразия потерь особо выделяются потери почвы от
неполноты ее выемки, в осыпях и от неполноты ее перемещения из временных складов на рабочих уступах. Часто слой почвы остается не снятым под
линиями электропередач, связи, трубопроводами, дорогами, временными
отвалами и другими сооружениями, расположенными на рабочем борту
карьера. Большие потерн почвы допускаются при неправильном формировании отвалов в случае перевалки вскрыши в выработанное пространство,
когда почва укладывается в основание отвала. Создание почвенного слоя
на нестабилизированных отвалах приводит к их усадке и образованию понижений, заполненных водой, что ведет к вымочке и гибели растений. Укладка почвы на фитотоксичные породы без предварительной химической
их мелиорации приводит к полному или частичному уничтожению (деградации) почвы. Несвоевременное снятие почвы с участков проседания и
провалов, вызванных суффозией или карстообразованием в радиусе действия депрессионной воронки карьерного водоотлива, приводит к значительным потерям почвы.
Из изложенного выше следует, что значительная часть количественных и качественных потерь почвы обусловлена следующими недостатками способов выемки, хранения и перемещения почвы:
несоответствием способа выемки и применяемого оборудования условиям залегания почвенного слоя;
ухудшением качества почвы за счет разубоживания их подстилающими породами в процессе выемки, перегрузки на временных складах, покрытия отвалов и при работе в плохую погоду;
бессистемной выемкой почвы при недостаточной интенсивности.
Большое влияние (подчас решающее) на величину качественных и
количественных потерь оказывают такие организационно-технологические
факторы, как выборочное снятие почвенного слоя, оставление целиков под
48
дорогами и другими временными объектами, несовершенство методов определения и оценки количественных и качественных потерь.
Литература
1. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников /В.Н. Мосинец, В.А. Шестаков и др. – М.: Недра, 1981. – 309 с.
2. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов н/Д: изд.-во
«Феникс», 2000. -–576 с.
Контрольные вопросы и задания
1.
2.
3.
4.
5.
Факторы, анализируемые при выборе направления рекультивации.
Биологическая рекультивация и ее содержание.
Содержание агротехнических мероприятий.
Содержание фитомелиоративных мероприятий.
Основные операции при посадке саженцев на рекультивируемой площади.
6. В каких процессах имеют место количественные потери почвы?
7. Какие разновидности потерь почвы сопровождают процессы рекультивации?
8. Какие причины обуславливают количественные и качественные потери
почвы?
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8
МЕХАНИЗАЦИЯ ОТВАЛЬНЫХ И РЕКУЛЬТИВАЦИОННЫХ
РАБОТ
Цель работы: изучить порядок выбора, обоснования и технологического расчета оборудования, применяемого в технологических схемах отвалообразования и технической рекультивации
Краткие теоретические сведения
В основе выбора технологической схемы технической рекультивации лежит отраслевая принадлежность предприятия - землепользователя и
его техническая оснащенность специальным выемочно-погрузочным и
транспортирующим оборудованием.
49
8.1.
Технологические схемы рекультивации
Техническая рекультивация осуществляется по одной из трех схем:
совмещенной, когда рекультивационные работы выполняются основным
комплексом оборудования предприятия и входят в общий комплекс работ
(как правило, на горных предприятиях при внутреннем отвалообразовании); раздельной, при которой рекультивация является самостоятельным
технологическим процессом и производится специальным оборудованием,
принадлежащим участку рекультивации, вне связи со средствами механизации основного производства; комбинированной. Выбрав технологическую схему рекультивации, выбирают и обосновывают средства механизации.
Выемочно-транспортирующие машины
Выемочно-транспортирующими машинами (ВТМ) называются такие, которые одновременно отделяют (или после отделения) горную породу от массива и .транспортируют ее, причем движение рабочего органа в
этот период осуществляется перемещением всей машины, как правило, за
счет развиваемого ею тягового усилия или реже- с помощью тягачей или
толкателей.
ВТМ предназначены для разработки и перемещения малосвязных или хорошо разрыхленных скальных пород.
ВТМ состоят из базовых тракторов, тягачей или специальных шасси
и навесного, прицепного, полуприцепного рабочего оборудования.
К рабочему оборудованию ВТМ относятся: группа рабочего оборудования
с индексом ДЗ - дорожное землеройное оборудование (бульдозеры, скреперы, грейдеры, струги) и группа рабочего оборудования с индексом ТО технологическое оборудование (одноковшовые погрузчики).
Рабочее оборудование для машин с индексом ДЗ и ТО может быть
выполнено ножевым (большинство бульдозеров, грей-деры5 струги) и
ковшовым (скреперы, одноковшовые погрузчики и специальные бульдозеры) органами.
Для подготовительных работ, рыхления прочных и мерзлых пород
базовые тракторы (тягачи) оснащают рыхлительным оборудованием
(группа рабочего оборудования с индексом ДП - дорожное оборудование
для подготовительных работ).
В большинстве случаев все мощные тракторы (более 150 -160 кВт),
оснащенные бульдозерным оборудованием, также имеют рыхлительное
оборудование.
К характерным особенностям ВТМ относятся разработка пород тонкими горизонтальными или наклонными слоями мощностью от нескольких
сантиметров до 0,5 -1м; сравнительно легкая автоматизация машин, так как
50
они имеют простые, последовательно выполняемые операции; высокая
мобильность машин.
При равной производительности в сравнении с экскаваторами ВТМ
имеют в 3-10 раз меньшую металлоемкость, в 3-5 и более раз меньшую
стоимость, а также обеспечивают снижение затрат на выполнение работ в
3-4 раза. ВТМ позволяют успешно отрабатывать сложноструктурные месторождения полезных ископаемых, а также осуществлять разработку месторождений со сложными горно-геологическими условиями, вести работы в суровых климатических условиях, интенсифицировать горные работы
при строительстве и эксплуатации карьеров.
Для агрегатирования с навесным, прицепным или полуприцепным
рабочим оборудованием - используются гусеничные и пневмоколесные одно- и двухосные тягачи и специальные шасси.
Трактором называется самоходная машина, конструкция которой
рассчитана на длительную работу в тяговом (рабочем) режиме. Продолжительность работы в тяговом режиме составляет у тракторов 70 - 80 % и более общего времени эксплуатации.
Тягачом называется самоходная машина, конструкция которой рассчитана на длительную работу в транспортном режиме - до 70 - 90 % общего времени эксплуатации.
Специальные шасси собирают из серийно выпускаемых узлов автомобилей, тракторов и тягачей (двигатели, мосты, системы управления и
т.д.) и рам специальной конструкции, обеспечивающих установку специализированного оборудования (например, погрузчика, грейдера и т.д.). В
зависимости от назначения специальные шасси могут иметь рабочие режимы трактора (автогрейдер) или тягача (одноковшовый погрузчик).
Тракторы по назначению делятся на следующие виды:
сельскохозяйственные (применяются только в сельском хозяйстве);
общего назначения (используются в сельском хозяйстве, промышленности, строительстве и т.д.);
тяжелые промышленные (используются на горных работах, строительстве объектов с большими объемами земляных работ).
В зависимости от назначения тракторы выпускаются различных тяговых классов.
Тяговым классом трактора называется максимальная свободная сила
тяги на крюке трактора без навесного оборудования при установленной
скорости движения. В России приняты сельскохозяйственная и промышленная классификации тракторов по тяговым усилиям. По промышленной
классификации скорости движения приняты 2,5 - 3 км/ч для гусеничных и
3 - 3,5 км/ч для колесных тракторов. В сельскохозяйственной классификации эти показатели значительно выше. Таким образом, в зависимости от
принятой скорости один и тот же трактор может иметь различные тяговые
характеристики. Для удобства пользования принято обозначать тяговый
51
класс по сельскохозяйственной классификации без скобок, а тяговый класс
по промышленной классификации указывать в круглых скобках.
Отечественная промышленность выпускает тракторы следующих тяговых классов: 6, 9, 14, 20, 30, 40, 50 (100), 60 (100), 90 (150), 150 (250) и
350 кН.
Тягачи классифицируются по мощности силовой установки и в зависимости от назначения и могут быть одно-, двух- и многоосными. Одноосный тягач представляет собой конструкцию, состоящую из силового и
преобразовательных агрегатов трансмиссии, ходового механизма, системы
управления. В качестве ходового механизма используется ведущий мост.
Так как машина является одноосной, самостоятельно использоваться она
не может, а только совместно с рабочим оборудованием, например скрепером, имеющим также одну ось ходового механизма. Только в этом случае
агрегат становится рабочей машиной. По принятой терминологии такие
машины называют самоходными. Одноосные тягачи можно агрегатировать
по два и более. В этом случае получаются двух- или многоосные тягачи.
Для соединения одноосных тягачей между собой или с рабочим оборудованием предназначены специальные седельно-сцепные устройства,
обеспечивающие взаимные перемещения тягачей или тягача и рабочего
оборудования в трех плоскостях.
Двухосные тягачи состоят из тех же основных узлов, что и одноосные, но имеют ходовое устройство из двух мостов. Их привод может быть
осуществлен как на один, так и на оба моста. Поворот тягача достигается за
счет поворота колес одного или обоих мостов, либо за счет поворота шарнирно-сочлененной рамы.
Двухосные тягачи оснащаются навесным, прицепным или полуприцепным рабочим оборудованием. Многоосные тягачи, обычно используемые в качестве буксировщиков тяжелых и негабаритных грузов, с различными видами рабочего оборудования агрегатируются редко. Рассмотрим более
подробно конструкции ВТМ.
Компоновочные схемы, рабочее и ходовое оборудование ВМТ. В качестве базовых для ВТМ используют гусеничные и колесные тракторы и
тягачи, а также специальные пневмоколесные и автомобильные шасси.
Бульдозер - самоходная землеройная машина, представляющая собой
гусеничный или пневмоколесный трактор, тягач с навесным рабочим оборудованием в виде отвала, расположенным вне базы ходовой части машины.
Бульдозеры классифицируют по следующим признакам:
номинальному тяговому усилию базовой машины на сверхтяжелые
(свыше 300 кН), тяжелые (200 - 300 кН), средние (135 - 200 кН), легкие (25
- 135 кН), сверхлегкие или малогабаритные (до 25 кН);
52
мощности базовой машины - сверхмощные (свыше 300 кВт), мощные
(190 - 300 кВт), средней мощности (120 - 190 кВт), малой мощности (45120 кВт), сверхмаломощные (менее 45 кВт);
способу подвода энергии - с автономным источником энергии и с
внешним подводом;
типу ходового устройства - гусеничные и пневмоколесные;
способу управления - с канатным и гидравлическим управлением;
способу перемещения призмы волочения - толкающего и тянущего
типов;
способу установки рабочего оборудования - рабочей поверхностью
отвала от машины и к машине;
количеству установленного рабочего оборудования - одно-и двустороннее;
типу рабочего оборудования - неповоротные, поворотные, универсальные и специальные;
характеру движений при выполнении рабочих операций одностороннего движения с холостыми проходами, двустороннего с разворотами в конце рабочих проходов, двустороннего челнокового, одно- или
двустороннего с одновременным перемещением породы вбок;
назначению - общего назначения и специальные.
Под номинальным тяговым усилием бульдозера понимают наибольшее тяговое усилие, которое может реализовать базовая машина с навесным
оборудованием на плотной породе при буксовании не более 7 % для гусеничных и 20 % для пневмоколесных машин.
Канатный способ управления рабочим оборудованием в настоящее
время встречается редко, наиболее распространен гидравлический. При
этом способе управления рабочий орган может более интенсивно заглубляться, так как на него может быть передана часть веса базовой машины.
Канатный же способ не обеспечивал принудительного заглубления отвала.
Преимущественное распространение имеют бульдозеры толкающего
типа. Из бульдозеров тянущего типа следует упомянуть специальные ножи,
обеспечивающие работу бульдозеров «от стены», «от откоса» и т. д. Тянущий тип бульдозеров в своем конструктивном развитии послужил началом
для создания скреперов.
Обычно бульдозерные отвалы устанавливаются рабочей поверхностью от базовой машины. Однако тянущие бульдозеры имеют отвалы, рабочие поверхности которых повернуты в сторону базовой машины, что позволяет создавать отвалы двойного применения, когда в результате поворота отвала возможно использовать рабочую поверхность дважды или делать
отвалы с двумя рабочими поверхностями.
Бульдозеры общего назначения выполняют послойное резание, набор и перемещение пород или других материалов в наиболее часто встречающихся условиях работы.
53
Среди перспективных направлений в создании новых типов бульдозеров следует, выделить следующие: повышение единичной мощности
машин до 800 - 1000 кВт при использовании дизельных двигателей большой мощности и до 2000 - 3000 кВт при использовании газотурбинных
двигателей; развитие агрегатирования машин средней и большой мощности
с установкой на них рабочего оборудования больших линейных параметров;
разработка способов снижения сопротивлений на рабочем органе при копании и перемещении призмы волочения.
Одним из эффективных способов снижения сопротивлений на рабочем органе может быть способ газовой смазки. Отработанные газы или
сжатый воздух подается в нижнюю часть отвала и через щелевые сопла
поступает на ножи и лобовую поверхность. Газовый поток в контактной зоне разрыхляет породу, и сопротивление сил трения снижается на 15 - 30 %.
Рыхлитель - землеройная машина для послойного рыхления мерзлых и скальных пород средней крепости, искусственных покрытий и тому
подобного с использованием тягового усилия базового трактора.
Рыхлители как рабочее оборудование могут быть специализированными, навесными или прицепными, а также дополнительными
съемными устройствами к основному навесному оборудованию (бульдозерные отвалы, ковши погрузчиков и др.).
Широко применяются те навесные рыхлители, которые являются более мобильными, имеют лучшую управляемость, выдерживают большие
статические и динамические нагрузки, обеспечивают лучшее использование тягового усилия и веса базовой машины.
8.3. Выбор и обоснование средств механизации определяются
принятым видом транспорта отвальных пород и их свойствами. В основном принимается автомобильный транспорт, при котором на отвальных
работах используют одноковшовые экскаваторы, бульдозеры, скреперы,
погрузчики. Выравнивание площади (планировочные работы) выполняют
с использованием средств механизации дорожно-строительного назначения (грейдеры, рыхлители и др.). Оптимальные решения при выборе и
обосновании средств механизации рекультивационных работ максимально
учитывают применяемые средства механизации отвальных работ и направление последующего использования восстановленных земель.
В зависимости от вида выполняемых работ выбирают те или иные
средства механизации (табл. 8.1), которые в обязательном порядке должны
соответствовать разновидности и физическим свойствам горных пород и
грунтов, которыми в основном сложены подготавливаемые к строительству, отвалообразованию и рекультивации нарушаемые земли и сооружаемые отвалы.
Необходимо учитывать, что наиболее распространенным и эффективным видом оборудования при одновременном выполнении отвальных и
54
рекультивационных работ являются бульдозеры, а также автомобильный
транспорт.
Таблица 8.1
Оборудование, применяемое для горнотехнической рекультивации
Виды выполняемых работ
Средства механизации
Планировочные работы; выполаживание откосов; террасирование; селективное отвалообразование
Драглайны
Планировочные работы; снятие, складирование и погрузка почв и пород
Мехлопаты
Послойная разработка почв; транспортирование грунтов; строительство дорог; сооружение траншей, котлованов, насыпей
Скреперы
Погрузка почв и сыпучих материалов; транспортирование и укладка в штабеля
Погрузчики
Планировка поверхности; снятие почвенного слоя;
строительство дорог; сооружение насыпей; засыпка
впадин
Автогрейдеры
Формирование откосов; планировочные работы; послойная разработка почв; сооружение траншей, котлованов, насыпей
Бульдозеры
Транспортирование почв и отвальные пород
Автосамосвалы
Таблица 8.2
Характеристики горных пород и грунтов, определяющие выбор средств механизации и
производительность машин
55
Наименование и характеристика горных пород и грунтов
Плотность в
естественном
залегании,
кг/м3
Угол естественного
откоса,
градус
Галечно-гравийные при размере частиц, мм:
до 80
более 80
1750
2000
40
45
1,2
1,25
П
Ш
П
Ш
П
Ш
Глина:
мягкопластичная
полутвердая
твердая
1800
1950
1950
15
35
45
1,2
1,3
1,35
П
Ш
Ш
П
Ш
Ш
П
Ш
Ш
Грунт растительного слоя
1200
35
1,1
I
I
I
Суглинок:
мягкий и лессовидный
тяжелый всех видов
1600
1900
30
40
1,2
1,4
I
П
I
П
I
П
Песок:
с естественной влажностью
сухой сыпучий
1750
1600
32
25
1,1
1,2
П
Ш
П
П
П
Ш
1700
35
1,15
П
П
П
900
35
1,2
I
I
I
1300
35
1,15
I
I
I
1400
32
1,3
Ш
П
Ш
1400
35
1,25
Ш
-
-
2500
2500
45
70
1,3
1,3
IУ
IУ-УП
-
-
2200
45
1,25
IУ
-
-
1800
34
1,25
Ш
-
-
Супеси всех видов
Торф
Чернозем и каштановые земли:
пластичные естественной
влажности
отвердевшие
Мерзлый
грунт
разрыхлительный
Валунный грунт
Скальные породы, предварительно разрыхленные
Полускальные породы, предварительно разрыхленные
Рыхлые выветрелые породы
8.4.
Кр
Группа грунта для различных машин
бульдозер скрепер автогрейдер
Бульдозерные работы с использованием автотранспорта
56
При бульдозерном отвалоообразовании расчет производят в следующем порядке.
Рассчитывается количество одновременно разгружающихся на отвале автосамосвалов
Nа =
(1,15 ÷ 1,25) Ав
, ед,
N p nсмTсмVф
(8.1)
где Ав – годовой объем вывозимых на отвал твердых отходов, м3 (принимается в объеме 10% от V из табл. 1); Nр- число рабочих дней в течение
года; nсм- количество рабочих смен в течение суток (не более двух смен);
Тсм- продолжительность рабочей смены (8 ч); Vф- емкость кузова автосамосвала (принимается из табл. 8.3), м3.
Общая длина фронта разгрузки
(8.2)
l = Na ⋅ a,
где а – ширина полосы, занимаемой автосамосвалом при разгрузке
(а=20÷30 м).
Рассчитываем длину участков, находящихся одновременно в работе,
Nср = l/(60÷80).
Объем бульдозерных работ на отвале за одну смену
Wб=(1,15÷1,25)⋅Ав⋅Кзав/Np⋅nсм, м3/см,
(8.3)
где Кзав- коэффициент заваленности верхнего яруса отвала (Кзав=0,5-0,7).
Общая необходимая длина отвального фронта
Lфо=(Na+Wб/Qбо+Noрез)l, м
(8.4)
Таблица 8.3
Основные технические характеристики автосамосвалов
Показатели
КАМАЗ
КрАЗ-256Б
БелАЗ-540
БелАЗ-548
7(9)
12
27
40
7,9(12)
6
15
21
Минимальный радиус поворота, м
7,8
11
8,5
10
Максимальная
км/ч
70
68
55
55
Грузоподъемность, т
Вместимость кузова, м3
скорость
движения,
57
Сменная производительность бульдозера на отвале Qбо принимается
из табл. 8.4. Число резервных участков Noрез принимается в пределах
0,5÷1,0.
Количество одновременно находящихся в работе ярусов (отвальных
уступов) определяется из соотношений:
При а/Lфо>1 – отвал одноярусный;
При а/Lфо<1 – отвал двухярусный,
где а – сторона основания отвала (из уравнения 4.18).
Учитывая, что отвалы предприятий представлены разрыхленными
породами, сменная производительность бульдозеров на отвале (табл. 8.4)
приведена для рыхлых пород.
Сменная производительность отвальных бульдозеров, м3
(по Гипроруде)
Расстояние
перемещения, м
Таблица 8.4
Тип бульдозера
Д3-35
(Д-521А)
Д3-118
(Д-572)
10
Д3-100,
Д3-110ХЛ,
(Д-275А)
1500
1900
2200
Д3-60,
Д3-60ХЛ,
(Д-701)
2400
15
1200
1600
1800
2000
20
800
1100
1250
1350
25
550
750
850
950
30
400
580
600
700
Годовое подвигание фронта отвальных работ
Lг = Ав
1
(а + с) Но, м / год
2
где а, с, Но- линейные размеры отвала, м.
Инвентарный парк бульдозеров на отвале
Nбо=КинвWб/Qбо, ед
где Кинв- коэффициент, учитывающий ремонтный и резервный парк бульдозеров (Кинв=1,1÷1,2).
При снятии верхнего слоя почвы и планировочных работах производительность бульдозера при разработке грунтов различных категорий зависит главным образом от схемы выемки слоя грунта глубиной hб на длине участка Lб (рис. 8.1). При разработке грунтов I категории (снятие поч-
58
венно-растительного слоя, рыхлого потенциально плодородного слоя) и
насыпных
грунтов, когда при максимальном заглублении рабочего органа тяговое
усилие трактора не реализуется полностью, разработка производится по
схеме 8.1,в. Здесь высота вынимаемого слоя постоянна и максимальная по
мощности.
В грунтах П и Ш категорий применяется клиновой способ (рис.
8.1,а), при котором сопротивление резанию уменьшается по длине отрабатываемого участка. При разработке грунтов более высоких категорий используется гребенчатый способ выемки, обеспечивающий снижение сопротивления резанию за счет многократного поднятия рабочего органа
бульдозера на длине отрабатываемого участка.
Рис. 8.1. Способы формирования слоя выемки [3]: а - клиновой (hб=3м); б - гребенчатый (hб1; hб2; hб3=0,3; 0,2 и 0,1 м соответственно); в - ленточный
Величина Lб на рис. 8.3 может быть найдена из выражения
0,5 Lбhб≈Vпб
(8.5)
где Vпб- объем призмы волочения грунта перед рабочим органом бульдозера, м3. Объем призмы волочения
Vпв = h′ 2 l ′ /(2tgA), м 3
(8.6)
59
где h′ и l′- соответственно высота и длина рабочего органа бульдозера
(см. табл. 8.5), м; А – угол откоса грунта в призме волочения равный углу
естественного откоса грунта (табл. 8.2).
Техническая производительность бульдозера при разработке и перемещении определенной категории грунта
П тб =
3600Vпв К пр К пот
Тц К р
, м3
(8.7)
где Кпр- коэффициент изменения производительности бульдозера в зависимости от уклона поверхности и дальности перемещения грунта; Кпоткоэффициент потерь грунта в процессе его перемещения; Тц- продолжительность рабочего цикла бульдозера, с; Кр- коэффициент разрыхления
грунта определенной категории в призме волочения (табл. 8.2).
Продолжительность рабочего цикла бульдозера складывается из
времени набора грунта, времени движения бульдозера при транспортировании грунта, времени движения при обратном (холостом) ходе и времени
переключения скоростей t4. Перечисленные временные параметры определяются отношением расстояний к скоростям движения, т.е.
(8.8)
Т ц = 3,6L н / Vн + 3,6L п / Vп + 3,6(L н + L п ) /(Vо + t 4 ), с
где Lн- расстояние, на котором происходит накопление грунта перед рабочим органом бульдозера (Lн= Lб); для расчетов можно принять Lн=(5÷6) hб,
м; Lп- расстояние перемещения грунта, м; Vн, Vп и Vо- соответственно
скорости бульдозера при наборе грунта, груженного и обратного ходов
(табл. 8.6), км/ч. Время переключения скоростей t4 принимается равным 10
с на каждый рабочий цикл бульдозера.
Коэффициент потерь грунта Кпот обычно составляет 0,7÷0,75; величина коэффициента изменения производительности в зависимости от
дальности перемещения и профиля пути приведена в табл. 8.5 [5].
Таблица 8.5
Зависимость коэффициента изменения производительности бульдозера
от условий работы
Дальность
Величина Кпот при условии работы
транспортирования
грунта, м
Под уклон
Под уклон
На подъем
10%
20%
10%
15
30
65
100
1,8
1,1
0,6
0,36
2,5
1,6
0,9
0,55
60
0,6
0,37
0,18
0,12
Техническая производительность бульдозера Пт (м2ч) при выполнении планировочных работ на отвале
Пт =
3600Lпл (lSinβ − a)
( Lпл / Vпл + t пов ) п
,
(8.9)
где Lпл- длина планируемого участка, м; l – длина рабочего органа бульдозера, м; β- угол установки рабочего органа в плане, град.; а = 0,3÷0,5 –
ширина перекрытия, м; Vпл= Vп – скорость движения бульдозера при планировке, м/с; tпов=6÷10 – время на повороты бульдозера при планировке
при каждом проходе бульдозера, с; п - число проходов бульдозера по каждому участку площади. При планировочных работах каждый проход выполняется дважды – вперед и назад (п=2) с перекрытием следа на величину
а [4].
Угол установки рабочего органа в плане β зависит от категории
грунта: для категорий I, П и Ш угол β равен 15, 20 и 27о соответственно
(для рабочего органа поворотного – тип П). Для неповоротных рабочих органов (тип Н) угол установки исключается из уравнения (8.9).
Эксплуатационная производительность бульдозера при выполнении
планировочных работ
Пэб= ПтКисп, м2/ч,
(8.10)
где Кисп- коэффициент использования рабочего времени бульдозера
(0,7÷0,75).
Для
расчета
эксплуатационных
характеристик
выемочнотранспортирующих машин используются данные табл. 8.6.-8.8.
61
Таблица 8.6
Основные параметры бульдозеров
Модель
бульдозера
Тип
отвала
3200
1200
Т-100М3
10
79
2,4-3,2-6,4
13900
3200
1300
Т-130.1.Г-1
10
118
3,6-4.4-9.9
16500
3220
1180
-«-
10
118
3,6-4.4-9,9
16300
3220
1180
-«-
10
118
3,6-4.4-9,9
16000
3640
1230
Т-180Г
15
132
2,9-4,6-7,5
18700
Н
4310
1550
ДЭТ-250М
25
243
7,5-11,0-19,0
34800
Н
3640
1200
К-702
6
158
4,2-12,2-27,0
18200
П
3970
1000
Т-100-М3
10
79
2,4-3,2-6,4
14800
П
3970
1000
Т-100М3ГП
10
79
2,4-3,2-6,4
13800
П
4120
1140
Т-130.1.Г-1
10
118
3,6-4,4-9,9
16500
П
4120
1140
Т-130.1.Г-1
10
118
3,6-4,4-9,9
16600
Д3-110
Н
Д3-110А-1
Н
Д3-110А-2
Н
Д3-35(Д335Б)
Н
Д3-17
Скорость (км/ч),
Общая
при наборе, пере- масса, кг
мещении, обратном ходе
Модель
Н
Д3-48
Базовый трактор
длина высота
Д3-53
Д3-118
Размеры
отвала, мм
Тяговый Мощность,
план
кВт
Д3-18
Д3-109
Д3-109-1
62
Таблица 8.7
Основные параметры бульдозеров-рыхлителей
Параметры
Базовый трактор:
Тип
Тяговый класс
Мощность двигателя, кВт
Бульдозерное оборудование:
Тип
Отвал: длина х
ширина, мм
Рабочая скорость,
км/ч
Рыхлительное
оборудование:
Тип
Число зубьев
Ширина зуба, мм
Глубина
рыхления, мм
Общая масса, кг
Д3-116А
Д3-36С,
ДП-22С
Д3-126
Д3-129ХЛ
23-94С
Т-30.1.Г-1
10
Т-180
15
ДЭТ-250М
25
Т-330
25
Т-330
25
118
132
229
243
243
243
Д3-110А
3220х1180
Д3-35С
3640х1230
Д3-118
4310х1550
Д3-124ХЛ
4860х1880
Д3-59С
4730х1750
Д3-118
4310х1550
3,6
2,9
7,5
3,4
3,4
7,5
ДП-26С
1
70
ДП-22С
1;3
90
ДП-22
3
90
ДП-29ХЛ
1
110
ДП-10ХЛ
3
100
ДП-9С
1
104
450
17700
500
22700
700
40700
1400
52600
700
52000
1200
38800
-
1670
2200
-
2150
2200
Ширина полосы
рыхления, мм
Д3-126А
ДЭТ250М
25
Таблица 8.8
Основные параметры скреперов (по Н.В. Мельникову)
Показатели
Д-213А
Емкость ковша, м3
Прицепные
Д-523
Д-357Г
Д-357Г
Самоходные
Д-567
Д-392
10
10
15
8
10
15
Т-140
Т-180
ДЭТ-250
МАЗ-546
МоАЗ-46
БелАЗ-531
10,9
12,0
20,0
40
50
45
2850
2800
3100
2750
2900
2900
320
300
300
300
320
300
Тип базового трактора
Максимальная скорость,
км/ч
Ширина резания, мм
Глубина резания, мм
Способ разгрузи
Радиус поворота, м
Полупринудительный
8,0
8,0
7,0
63
Принудительный
8,5
8,1
10,0
Техническая производительность рыхлителя при параллельных ходах [5]
′ =
П тр
360с
, м 3 / ч;
1/ V + t / L
(8.11)
при параллельно-перекрестных ходах
′′ =
П тр
360
, м3 / ч
′
′
1 V (1 c + 1 c ) + τ (1 cl + 1 c μ )
(8.12)
где V- рабочая скорость движения рыхлителя (см. приложение 4), м/с; τполное время смены позиции рыхлителя (τ≈35÷40), с; L – длина параллельного хода, м; μ - длина перекрестного (поперечного) хода, м; с – расстояние между смежными проходами (по осям), м; с′ = (1,2÷1,5)с – расстояние между перекрестными проходами, м.
Эксплуатационная производительность рыхлителя
П ′эр = П ′тр ⋅ ϕ;
′′ = П тр
′′ ϕ ,
П эр
где ϕ =0,7÷0,8 – коэффициент использования рыхлителя во времени.
Эксплуатационная производительность колесного скрепера на 1 м3
емкости ковша в зависимости от категории грунта может быть принята по
справочным данным [5]:
Категория грунта
Производительность на 1м3 емкости ковша, м3к
I
1,4
П
1,43
Ш
1,37
Полную эксплуатационную характеристику скреперов определяет
умножением приведенных выше величин на вместимость ковша скрепера
(по данным табл. 8.8).
Расчет парка оборудования производится по годовому объему работ
и эксплуатационной производительности каждой разновидности средств
механизации с учетом ремонтного и резервного парка.
Литература
1. Томаков П.И., Коваленко В.С. Рациональное землепользование при открытых горных работах. – М.: Недра, 1984. – 213 с.
2. Синьчковский В.Н. Технология открытых горных работ. – Красноярск:
Изд-во КГУ, 1989. – 376 с.
3. Каменщук А.П., Архипов Г.Г., Васютинский А.Г. Бульдозерные работы
на горнорудных предприятиях. – М.: Недра, 1985. – 200 с.
4. Войнич Л.К., Прикащиков Р.Г. Справочник молодого машиниста бульдозера, скрепера, грейдера. – М.: Высшая школа, 1979. – 199 с.
5. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. М.: Недра, 1982. – 414 с.
64
6. Русский И.И. Технология отвальных работ рекультивация на карьерах.
– М.: Недра, 1979.
7. Эскин В.С. Рекультивация земель, нарушенных открытыми разработками. –М.: Недра, 1975.
8. Горлов В.Д. Рекультивация земель на карьерах. – М.: Недра, 1981. –
260 с.
9. Демченко И.И. Механическое оборудование карьеров: Уч.пособие
[Текст]/ГАЦМиЗ. – Красноярск, 2000. – 196 с.
Контрольные вопросы и задания
1.
2.
3.
4.
Технологические схемы технической рекультивации.
Принципы выбора средств механизации рекультивационных работ.
Средства механизации для отдельных видов работ при рекультивации.
Способы формирования слоя выемки бульдозером, условия их применения.
5. Как устроено рабочее оборудование бульдозера, скрепера, грейдера?
6. По каким признакам классифицируют бульдозерное оборудование?
7. Особенности устройства больдозера-рыхлителя
Практическая работа № 9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ НАРУШЕНИЙ ПОЧВЫ
Цель работы: ознакомление с различными антропогенными нарушениями на знакомом участке местности, прогноз отрицательных последствий для окружающей среды от различных нарушений.
Краткие теоретические сведения
Антропогенное воздействие на почвы носит прямой, и косвенный
характер обычно приводит к нарушениям почвы. Нарушения почвы состоят
в изменениях в составе (механическом и химическом) и структуре почвы, а
также в изменениях в функционировании агроэкосистем, что выражается в
отклонениях от их естественного состояния и нарушении равновесных
экологических прочесов.
Почвы крупных городов и промышленных зон представляют собой,
как правило, искусственные образования («урбаноземы»), созданные путем постоянной подсыпки смесью естественного материала, глины, песка,
торфа, и антропогенных продуктов (переработанных строительных, бытовых, промышленных отходов). Естественные почвы сохранились лишь на
окраинах городов и в пределах старых лесопарковых участков.
65
По признакам изменений различают следующие основные типы нарушений почвы.
1. Полное уничтожение почв, то есть удаление почвенного слоя,
выход на поверхность почвообразующих пород.
2. Перекрытие почвенного профиля различными материалами- отходами, дорогами, покрытиями, застройками, затоплением. Только под города и прочие населенные пункты изъято из естественного биосферного
процесса около 5% почвенного покрова, и эта величина неуклонно растет.
Подсчитано, что ежегодно в мире теряется до 6-7 млн.га почв.
3. Эрозия почв - разрушение почв и вынос рыхлых компонентов
почвенного материала водой и ветром. Водная эрозия происходит под действием поверхностного стока, дождевых и талых вод. Ветровая эрозия (дефляция) – представляет собой выдувание мелкозема верхних горизонтов,
особенно в засушливые периоды, при сильных ветрах, особенно в условиях отсутствия растительности.
4. Механические нарушения - уплотнения; переувлажнения; иссушение; образование плотных корок; пирогенные нарушения. Механические нарушения обуславливают физических, химических свойств, замусоривание почв.
5. Загрязнение почв - накопление и распространение в них веществ,
не связанных с почвообразованием: как относящихся к естественным компонентам (соли, нефть и нефтепродукты, минеральные удобрения), так и
загрязнителей - токсикантов (тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды). В результате загрязнения почв снижается плодородие почв, а сама
почва может стать губительной средой для существующих в ней организмов. Загрязнение почв сопровождается распространением загрязнений в
другие среды и объекты окружающей среды - живой и косной природы.
По характеру воздействия на объекты окружающей среды, выделяют следующие виды нарушений почвы, приведенные в табл. 9.1.
66
Таблица 9.1
Виды нарушений почвы
Виды нарушений почвы
В чем выражается
Сельскохозяйственные
нарушения:
Эрозия почвы
•
Распашка полей
Химическое загрязнение и зарастание водо•
Размещение пашни
емов,
снос
питательных веществ в водоемы
у водоемов
Уплотнение земли и вытаптывание расти•
Выпас скота
тельности
•
Применение химиХимическое загрязнение почвы, гибель почкатов и пестицидов
венных
организмов
•
Мелиоративные
Разнообразные нарушения в функционироваработы
нии экосистем
Воздействия на почву техники при лесомеЛесохозяйственные
нарушелиоративных, лесозаготовительных работах. Активния
ная эрозия и падение плодородия на обезлесенных
участках.
Выбросы газообразных, жидких и твердых
Промышленные нарушения
веществ; складирование отходов; открытая и закрытая добыча полезных ископаемых.
Воздействие на почву строительной техники
Строительные нарушения
и построенных сооружений, дорог: магистральностроительные – вдоль ЛЭП, газопровод, дорог; гидростроительные- на прилегающей к водохранилищам территории, где существенно изменяется гидрологический режим почв в связи с подтоплением и
заболачиванием
Воздействие на почвы наземного транспорта:
Транспортные нарушения
загрязнение их веществами, содержащимися в выхлопных газах (оксидами азота, сажей, углеводородами, соединениями тяжелых металлов), и механические воздействия (уплотнение, разрушение полей)
при движении вне дорог.
Связанные с наблюдением «экологических
Рекреационные
наруправил» поведение человека в природной среде. Нашения
блюдаются на территориях, интенсивно посещаемых туристами, грибниками, отдыхающими. Выражаются в вытаптывании, пожарах, загрязнении «отходами рекреации»- мусор, нефтепродуктами.
Задание
1. Выберите хорошо вам знакомый участок местности.
2. Укажите виды антропогенных нарушений почвы, заполнив соответствующие графы в табл. 9.2:
67
Таблица 9.2
Виды нарушений
Сельскохозяйственные
В чем выражается нарушение
Перекрытие
почвенного
профиля
(укажите,
чем)_____________________________________
Лесохозяйственные
Эрозия почв ( ветровая, водная)______________
Промышленные
Механическое нарушение (уплотнение, переувлажнение, иссушение), замусоривание, пожарища, другое
_________________________
Строительные
Загрязнение почв (засоление, закисление, загрязнение
нефтепродуктами, удобрениями, тяжелыми металлами,
радионуклидами)_______
Транспортные
Перекрытие и уплотнение почвенного слоя
____________________________
Рекреационные
Уплотнение, замусоривание, пирогенные
ния________________________________
наруше-
3. Опишите, по возможности подробнее, нарушения почв, заполнив
табл.9.3.
Таблица 9.3
Показатели нарушеОписание нарушений
ний
1.Площадь распространения
Форма участка, протяженность, ширина, общая площадь______________________________
2.Признаки выявленных на- Укажите,
в
чем
выражаются
нарушения
рушений
________________________________________
3.Стадия нарушения
Начальная, развитая, сильная, катастрофическая и
др._____________________________________
4.Вид антропогенных воздействий, явившихся причиной
нарушений
5.Характер воздействий (по
интенсивности и продолжительности)
6.Влияние на природный комплекс
Укажите вид воздействия___________________
Низкое, среднее, высокое, очень высокое: продолжительное, периодическое ____________
Опишите, в чем выражается влияние _________
Приложите к описанию иллюстративный материал: карты, схемы,
фотографии, зарисовки, образцы природных объектов и др.
68
Обработка результатов и выводы
1. Нанесите антропогенные нарушения почв на карту местности. Используйте данные о местности: наименование пунктов, улиц, дорог, рек, ориентиров.
2. Спрогнозируйте экологические последствия от выявленных нарушений.
3. Сформулируйте предложения по снижению антропогенных воздействий
на почву и по её восстановлению. Среди ваших предложений выделите организационные и технические мероприятия.
Литература
1.Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников /В.Н. Мосинец, В.А. Шестаков и др. – М.: Недра, 1981. – 309 с.
Контрольные вопросы и задания
1. Чем вызваны нарушения почв?
2. Что понимают под ненарушенными и нарушенными почвами?
3. Что приводит к нарушениям почвы?
4. Что такое «урбаноземы»?
5. Перечислите основные типы нарушений почв?
6. Дайте понятие эрозии почвы, перечислите её основные виды?
7. Что относят к механическим нарушениям?
8. Виды нарушения почвы?
9. Какое влияние оказывают транспортные нарушения на почву?
10. Дайте характеристику лесохозяйственным нарушениям?
69
Приложение
ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА БУЛЬДОЗЕРА,
БУЛЬДОЗЕРА-РЫХЛИТЕЛЯ, СКРЕПЕРА И АВТОГРЕЙДЕРА
Рис. 1. Бульдозер ДЗ-35: 1 - трактор; 2 - трубопроводы; 3 - гидроцилиндр; 4- отвал с
ножами; 5 –уширитель отвала; 6- винтовой раскос; 7-толкающий-брус
Рис. 2. Бульдозер ДЗ-34С: 1 - толкающий брус; 2 – винтовой раскос; 3 - нож; 4 - боковая
щека; 5 - отвал'; 6 - гидроцилиндр; 7-трактор
70
Рис. 3, Бульдозер ДЗ-118; 1 - нож; 2 - боковая щека; 3 - отвал; 4 - винтовой раскос; 5.6гидроцилиндры; 7- трактор; 8 - толкающий брус
Рис. 4. Самоходный скрепер ДЗ-13: 1 -тягач; 2 - седельно-сцепное устройство; 3 - рама; 4 рукава и трубопроводы; 5 - гидроцилиндр подъема и опускания ковша; 6 - заслонка
ковша; 7 - ковш; 8 – гидроцилиндр управления заслонкой ковша; 9 - задняя стенка; 10 гидроцилиндр управления задней стенкой ковша; 11 - задняя ось; 12 - колесо с шиной;
13. 14 - нижний и боковой ножи
Рис. 5. Полуприцепной скрепер ДЗ-74: I трактор; 2 - седельно-сцепное устройства; 3 рама; 4 - рукава и трубопроводы; 5 - гидроцилиндр управления заслонкой ковша; 6 механизм управления заслонкой ковша; 7 - гидроцилиндр подъема и опускания ковша;
8 - заслонка ковша; 9 - ковш; 10 - задняя стенка ковша; II - колесо с шиной; 12 - гидроцилиндр управления задней стенкой ковша; 13. 14 - нижний и боковой ножи
71
Рис. 6. Бульдозер ДЗ-35 с рыхлителем ДП-22: 1 – бульдозерное оборудо-2 – трактор; 3,
9 – верхняя и нижняя рамы; 4 – верхняя тяга; 5 –илиндр; б- несущая балка; 7- поворотный флюгель рыхлительного зуба; 8 – рыхлительный зуб
Рис. 7. Автогрейдер ДЗ-98: / - облицовка; 2 - кабина; 3 – рулевое управление; 4 - гидросистема; 5 - основная рама; б - кирковщик; 7, 11, 13 - передний, средний и задний мосты;8 - тяговая рама; 9 - отвал; 10- карданная передача привода переднего моста; 12 балансирная подвеска среднего и заднего мостов; 14 - колесо с шиной
72
Рис. 8. Типы скреперов: 1 - прицепные; II - полуприцепные; III - самоходные, IV - самоходные скреперные поезда: а - одноосный к гусеничному трактору; б - двухосный к гусеничному трактору; в - двухосный к колесному тягачу; г - одноосный к гусеничному
трактору; д- одноосный к колесному трактору; е - одноосный к колесному тягачу; ж гусеничный; з - колесный двухосный с передними ведущими колесами (4x2); и - колесный двухосный со всеми ведущими колесами (4x4); к - с передними и средними ведущими колесами (6x4); л. м - со всеми ведущими колесами (6x6, 8x8)
73
Оглавление
Введение
Практическая работа № 1. Литосфера и ее составляющие
Практическая работа № 2. Показатели экологической оценки
почвы как компонента природно-антропогенного комплекса
Практическая работа № 3. Структура площадей земельного и
горного отводов
Практическая работа № 4. Расчет площадей и объемов элементов земельного и горного отводов
Практическая работа № 5. Техническая рекультивация нарушенных земель
Практическая работа № 6. Оценка пригодности горных пород к
биологической рекультивации
Практическая работа № 7. Биологическая рекультивация нарушенных земель
Практическая работа № 8. Механизация отвальных и рекультивационных работ
Практическая работа № 9. Определение антропогенных нарушений почвы
Приложение
74
3
4
8
16
24
33
39
43
49
65
70
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
35
Размер файла
2 068 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа