Антропогенное воздействие на природный ландшафт при открытых горных работах

В зависимости от масштабов и интенсивности антропогенного воздействия выделяют следующие виды изменения ландшафтов:

• глобальные, когда происходит изменение природной среды на обширных территориях с изменением качества атмосферы и вод Мирового океана,
• зональные, когда в результате длительного (в историческом понимании) антропогенного воздействия преобразовываются ландшафтные зоны,
• региональные, когда интенсивному воздействию подвергаются природно-географические, хозяйственно-экономические и социально-демографические комплексы в границах административного деления территории, характеризуемые в сумме антропогенных и других влияний на окружающую среду, общими для них особенностями;
• локальные, когда ландшафтные изменения происходят на относительно небольших территориях.

В формировании и существовании ландшафта особую роль играет почва.

Ландшафт, утративший пол влиянием антропогенных воздействий способность выполнять определенные функции, называется нарушенным.

Техногенез – процесс изменения природных комплексов и биогеоценозов пол воздействием производственной деятельности человека.

Техногенный ландшафт – антропогенный ландшафт, особенность формирования и структура которого обусловлена промышленной деятельностью.

Горнопромышленный ландшафт – техногенный ландшафт, структура и формирование которого обусловлены деятельностью горнодобывающей и горно-перерабатываюшей промышленности.

В результате ведения горных работ возникает целый комплекс нежелательных преобразований окружающей среды, определяемых в основном двумя группами факторов.

К первой группе относятся нарушения поверхности над отработанными площадями месторождений, ко второй – формирование в районе горных работ породных отвалов. Все остальные действующие факторы представляют собой следствие указанных двух групп факторов. Их влияние на состояние окружающей среды в значительной степени определяется общей системой мероприятий по рациональному использованию земных недр и полноте извлечения полезных ископаемых.

Одним из отрицательных последствий разработки месторождений полезных ископаемых является вырубка на значительной площади лесных массивов, расположенных в пределах горного отвода; особенно на больших площадях вырубаются ценные породы деревьев при открытой разработке. Происходит порча леса при добыче цветных металлов драгами и гидравлическим способом. Отрицательное воздействие на лесные массивы оказывают выделяющиеся при крупных массовых взрывах газы. Значительные площади лесных массивов занимаются породными отвалами и хвостохранилищами. Вырубка деревьев при строительстве рудников, особенно в районах Сибири и Дальнего Востока, в дальнейшем отрицательно влияет на экологическое равновесие, зачастую приводит к ухудшению состава атмосферного воздуха и нередко к обмелению рек.

Лес, расположенный вблизи промышленных предприятий, постоянно поглощает вредные примеси, которые загрязняют воздух в результате выбросов, принимая на себя роль ассенизатора. Однако сам он от этого страдает, нередко замедляя рост.

Все техногенные нарушения природной среды, вызываемые добычей и переработкой ископаемых, подразделяются на два типа: ландшафгпно-экологические и горно-геологические.

Ландшафтно-экологические нарушения, связанные с изменением структуры и природных комплексов ландшафтов, почв, растительности, условий жизнеобитания животных и растений, атмосферы, гидросферы, проявляются не только в пределах земельного отвода, но и на прилегающих территориях, оказывая межрегиональное воздействие на природу.

В качестве объекта воздействия при горно-геологических нарушениях выступают недра. Для такого типа нарушений отрицательные последствия ограничиваются районом разрабатываемого месторождения полетных ископаемых,

Процессы, происходящие при нарушении земель, подобны цепной реакции. Одно локальное нарушение вызывает ряд значительных последствий. Например, отсыпка отвала вскрышных пород загрязняет на прилегающей территории атмосферу, гидросферу, почвы. А это, в свою очередь, отрицательно сказывается на флоре и фауне и в конечном итоге на человеке.

Воздействие на ландшафты открытых горных работ проявляется, в коренном переустройстве рельефа, с образованием техногенных отрицательных (денудационных) и положительных (аккумулятивных) форм.

Положительными формами рельефа, остающимися после производства открытых горных работ, являются отвалы, которые по отношению к контуру карьера подразделяются на внутренние, находящиеся внутри этого контура и внешние, располагающиеся вне контура карьера.

По форме, внешние отвалы могут быть:

• плоскими, в случае если они сформированы посредством гидротранспортировки пород вскрыши;
• платообразными, при транспортной системе разработки месторождения и одноярусной отсыпки в отвалы вскрышных пород или платообразными террасироваными, при многоярусной отсыпки тела отвала;
• гребнеобразными или представлять собой систему гребней, образующихся при отсыпке верхнего яруса отвалов драглайнами, консольными отвалообразователями или драгами.

Отвальными породами могут быть также отсыпаны разного рода насыпи и дамбы при строительстве транспортных коммуникаций или гидротехнических сооружений.

Отрицательными формами рельефа, остающимися после открытых разработок являются карьеры, траншеи и канавы, весьма различные по своим параметрам.

Карьер охватывает собой совокупность горных выработок, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом. В угольной промышленности карьер обычно называют разрезом, в практике разработки россыпей - полигоном.

Форма карьеров определяется условиями залегания полезного ископаемого и геометрией разрабатываемого пласта или рудного тела:

• выровненные карьеры характерны для разработок торфяников, сапропелей иных площадных пологопадающих залежей полезных ископаемых при небольшой мощности вскрышных пород. Их глубина обычно не превышает 10 м;
• гребневидные формируются при разработке сходных по геометрии и положению в разрезе залежей, при большей мощности вскрышных пород или значительном преобладании масс вмещающих пород над массой полезного ископаемого (россыпные месторождения).

Для техногенного рельефа, остающегося после разработки подобных месторождений, характерно наличие гребневидных отвалов вскрышных пород, покоящихся на дне карьерной выработки. В случае разработки террасовых россыпей собственно карьерная выработка может не быть выраженной в рельефе и, в этом случае, система гребневидных отвалов представляет собой уже аккумулятивные формы техногенного рельефа:

• трапециевидные вытянутые горизонтальные карьеры образуются при разработке вытянутых горизонтальных или пологопадающих залежей малой (до 20 м) мощности, с перевалкой пород маломощной вскрыши драглайнами во внешние бортовые отвалы, экскаваторами или отвалообразователями - во внутренние;
• трапецевидные террасированные вытянутые горизонтально каньоны формируются при разработке полого или крутопадающих глубоких залежей любой мощности, с перевалкой вскрышных пород во внутренние отвалы;
• циркообразные террасированные карьеры формируются при разработке глубокозалегающих залежей крутого падения, в том числе - кимберлитовых трубок, с перевалкой вскрышных пород только во внешние отвалы.

Высота отвалов вскрышных пород, в зависимости от способа их транспортировки, достигает обычно 8-12 м при бульдозерном или скреперном отвалообразовании, до 20-25 м при экскаваторной или автомобильной транспортировке вскрышных пород (торфов). Высота отвалов обогащения может составлять от от 2-3 метров при гидравлическом их транспорте, до 15-20 м при использовании транспортных механизмов. Высота дражных отвалов, весьма распространенных в долинах рек, составляет 8-15 м.

Нарушенные горными разработками земли представляют собой склоновые поверхности различной формы и ориентировки, увенчанные гребнями или конусами, существенно отличающиеся по ряду своих свойств от естественных.

Наиболее существенные нарушения природной среды возникают именно при открытых горных работах, для организации которых и используется обычно значительная территория, занятая карьерами, отвалами, железнодорожными и автомобильными дорогами обогатительными фабриками и другими промышленными сооружениями. Так, средняя площадь карьера строительных материалов составляет 30 - 250 га, карьера по добыче марганцевой руды или угля - 1000 - 2000 га, железорудного карьера - 150 - 500 га.

Открытый способ разработки является основным направлением развития горной промышленности, что вызывает увеличение территорий, которые частично или полностью подвергаются нарушению. Интенсивное развитие открытых работ сопровождается ростом объемов и, соответственно, отвалов вскрышных пород.

Рассматривая степень деструкции природных ландшафтов, правомерно подразделить их на две категории: ландшафты измененные под влиянием хозяйственной деятельности человека, например природные ландшафты, биологическая продуктивность которых снижена в результате загрязнения отходами горного производства и ландшафты, коренным образом преобразованные хозяйственной деятельностью.

Анализ ландшафтов, нарушенных горными разработками, позволяет также констатировать, что даже при крайней степени их изменения не происходит полного уничтожения природной основы формирования ландшафтов. В частности, сохраняются зональные климатические характеристики, сохраняются геолого-структурные особенности литогенной основы ландшафтов, тенденции развития тех или иных экзогенных процессов, которые могут ослабевать или наоборот, усиливаться в новых условиях трансформированного рельефа, однако во многих случаях не могут возникнуть вновь.

Одним из таких объективных природных факторов, который во многом предопределяет как характер нарушенных ландшафтов, так и основные направления рекультивации является рельеф. В соответствии с ним, природно-техногенные ландшафты, или вторичные ландшафты природно-технических геосистем, правомерно подразделить на два типа: равнинные и горные. В свою очередь, в их пределах, с учетом рекомендаций Моториной и Овчинникова (1975), правомерно вычленить следующие виды природно-техногенных ландшафтов, различающихся по характеру изменений, наступивших в результате производства открытых горных работ:

• крупно, средне и мелко карьерные;
• крупно, средне и мелко карьерно-отвальные;
• торфяно-карьерные (ландшафты, формирующиеся только на равнинах);
• дражно-отвальные, преимущественно речных долин;
• зоны влияния водохранилищ;
• отвальные, в т.ч. золошлакоотвальные, хвостохранилищ, мусорных свалок;
• зоны влияния обслуживающих компонентов инфраструктуры, а также территории,
• существенно загрязненные промышленными выбросами, частично или полностью
• потерявшие свою биологическую продуктивность.

В наименовании ландшафтов сознательно упущена природная компонента, поскольку само возникновение нарушенных ландшафтов и их функционирование происходят под техногенным влиянием, включая дополнительные энергетические эмиссии, преобладающие над природным энергетическим балансом.

Нередко результатом производства открытых горных работ является формирование ландшафтов, сочетающих в себе различные техногенные элементы. В частности, при открытых разработках россыпных месторождений, в зависимости от технологии производства работ выделены:

• аккумулятивные формы рельефа, представленные отвалами дражными, бульдозерными, экскаваторными, автотранспортными, самотечно или напорно-гидравлическими.
• морфологически особый тип отвалов представляют собой илоотстойники и хвостохранилища.
• денудационные формы рельефа куда отнесены выемки, в частности - дражные
• пазухи, карьеры и котлованы.

Признаками деградации ландшафта являются: нарушенные почвы, ухудшение их плодородия, угнетенная растительность, осажденная пыль, наличие радионуклидов и других химически вредных веществ т.п.

Классификация техногенных массивов представлена на рис.