ОЦЕНКА САМОЗАРАСТАНИЯ ЗЕМЕЛЬ, НАРУШЕННЫХ ГОРНЫМИ РАБОТАМИ, В УСЛОВИЯХ СТЕПНОЙ ЗОНЫ

Одним из ключевых факторов развития горнодобывающего предприятия является успешная реализация полезного ископаемого потребителю. В последние годы к наиболее востребованным полезным ископаемым относятся строительные материалы, которые находят широкое применение в жилищном и дорожном строительстве. На рис. 1 показан интенсивный рост объемов добычи общераспространённых полезных ископаемых в Иркутской области за период 2008-2020 годов

[1]

.

Рисунок 1 - Объем добычи общераспространённых полезных ископаемых в Иркутской области

DOI:10.60797/IRJ.2024.144.19.1

В связи с увеличением объемов добычи строительных материалов (строительный камень, песчано-гравийные породы, строительный песок, легкоплавкие глины) увеличивается площадь нарушенных земель при их добыче. Следует отметить, что добыча и переработка песчано-гравийной смеси находится на втором месте в России по количеству и запасам среди эксплуатируемых месторождений строительных материалов и на первом по числу разведанных

[2]

.

В регионах Сибири и Дальнего Востока наблюдается значительное число брошенных карьеров по разработке рудных месторождений золота, молибдена и меди. Площади нарушенных земель здесь также большие, и работы по рекультивации земель практически не проводятся

Следует отметить, что на нарушенных при разработке месторождений землях, находящихся в горно-таежной и лесной зонах, зафиксированы высокие, экологически приемлемые темпы восстановления растительного покрова

Объектом исследования являются заброшенные карьеры в «Кудинской» степной зоне Иркутской области, приуроченные к долине р. Куда. Данный район относится к среднесибирской формации растительного покрова, на котором представлены разнотравно-осоково-злаковые и осоково-злаково-разнотравные луга в речных поймах в сочетании с ивово-тополевыми насаждениями и болотами в нижних частях склонов и пониженных участках долин

Среднее годовое количество осадков составляет 325 мм. Основное направление ветра привязано ближе к северному и северо-восточному. Среднегодовая температура воздуха составляет минус 1,1 °С

Визуальный анализ изображений разновременных космических снимков позволил выявить 35 карьеров по добыче строительных материалов, общая площадь которых составляет более 48 тыс. кв. м

[10]

,

[11]

. В июле 2023 года были проведены полевые исследования на территории 5 карьеров под номерами с 1 по 5 (рис. 2). Установлено, что часть карьеров используется для добычи полезных ископаемых и является действующими, некоторые месторождения отработаны и выработки служат в качестве полигонов для свалки мусора, незначительная часть задействована в хозяйственных нуждах для добычи песка и глины местными жителями (небольшое строительство и ремонт приусадебных территорий), есть и затопленные карьеры (рис. 3).

Рисунок 2 - Схема расположения карьеров №№ 1-35 в «Кудинской» степной зоне

DOI:10.60797/IRJ.2024.144.19.2

Кроме деления карьеров на рабочие и нерабочие, их можно разделить по типу местности – на нагорные и долинные.

Для исследования влияния экспозиции бортов карьеров на степень их самозарастания, в августе 2023 г. в районе поселка Усть-Ордынский были проведены полевые исследования.

Методика полевых исследований включает следующие этапы:

1) выбор места для отбора проб травянистых растений на карьере в зависимости от расположения и экспозиции бортов;

2) разметка участков площадью 1 кв. м по бортам карьера;

3) отбор растений с намеченных участков;

4) очистка растений от грунта;

5) типизация растений по видам, подсчет количества видов растений, суммирование однотипных растений и их взвешивание;

6) группирование отобранных растений в зависимости от экспозиции склонов.

Рисунок 3 - Состояние карьеров в «Кудинской» степной зоне Баяндаевского района:

а – действующий карьер; б – заброшенный карьер, используемый для свалки мусора; в – заброшенный нерекультивируемый карьер; г – затопленный карьер

DOI:10.60797/IRJ.2024.144.19.3

В качестве эталона исследования выбран заброшенный карьер, обозначенный под условным номером 13, площадью 15 984,36 кв. м, расположенный на 100-м км шоссе Иркутск – Качуг (рис 4а). Глубина карьера составляет не более 8 м, углы откосов бортов варьируются от 10° до 80°, добыча полезных ископаемых производилась в 80-е годы прошлого века. В настоящее время карьер частично используется для свалки мусора.

Карьер № 13 является частично заросшим травянистой и кустарниковой растительностью, т.е. произошло самозарастание его поверхности степными травами и кустарниками (рис. 4г).

Рисунок 4 - Состояние карьера № 13:

а – расположение и границы карьера; б, в, г – соответственно восточный, западный и южный борта карьера

DOI:10.60797/IRJ.2024.144.19.4

Для оценки условий и степени самозарастания нарушенных горными работами земель в зависимости от экспозиции бортов произведен отбор растений с участков площадью 1 кв. м на разных высотных отметках. На рис. 5 представлены места отбора проб в зависимости от экспозиции и примерно равных уклонах поверхности.

Далее растения очищались от грунта, песка, глины и группировались по видам. На восточной экспозиции находились такие растения как полынь, луговик дернистый, ковыль (рис. 6а). На южной экспозиции – полынь, луговик дернистый, ковыль и др. (рис. 6б). На западной экспозиции – луговик дернистый, ковыль и смолёвка обыкновенная. Полынь, луговик дернистый, ковыль и мхи сосредоточены на северной экспозиции (рис. 6г и 6д).

Рисунок 5 - Общий вид карьера № 13:

а – схема расположения мест отбора проб; б – установка ограждения участка площадью 1 кв. м; в – вид участка после взятия проб

DOI:10.60797/IRJ.2024.144.19.5

Рисунок 6 - Отбор и группировка растений по видам для разных бортов карьера:

а – восточная; б – южная; в – западная и г – северная экспозиция карьера; в том числе д – мхи с северной экспозиции

DOI:10.60797/IRJ.2024.144.19.6

При обработке результатов полевых исследований на карьере № 13 было определено 5 основных видов растений, суммарное количество единиц травянистой растительности составляет 2705 шт. Из них на южной экспозиции выявлено наибольшее количество видов растений, однако с низкой плотностью до 237 шт/м2. Западная экспозиция характеризуется в основном 3 видами растений, в количестве 578 шт/м2. На восточной экспозиции выявлено 3 вида растений, с плотностью 773 шт/м2. На северной экспозиции выявлено 5 видов растений, общее количество которых составляет 1117 шт/м2.

Наименьшее общее количество растений наблюдается на южной и западной экспозиции карьера. На восточной и северной экспозиции отмечаются максимальные значения. Причиной такого распределения является неравномерное воздействие прямых солнечных лучей на дневную поверхность бортов. На южной и западной экспозиции прямые солнечные лучи прогревают грунт дольше в течение дня, что и приводит к испарению влаги с поверхности и как следствие к уменьшению влажности почвы. Результаты полевых исследований приведены в таблице 1.

На рисунке 7 приведена плотность растений (шт/м2) в зависимости от экспозиции бортов карьера.

Рисунок 7 - Распределение плотности растений по сторонам горизонта

DOI:10.60797/IRJ.2024.144.19.8

Таким образом, результаты количественного подхода в изучении восстановления травянистой и кустарниковой растительности могут быть положены в геоботанические исследования на техногенных ландшафтах, при которых каждый вид растений получит топографическую привязку к местности и характеристику экологических условий (положение в рельефе и характер местообитания)

[12]

.

Проведенные исследования условий самозарастания на карьерах по добыче строительных материалов в степной зоне показали высокую зависимость распределения растений от экспозиции бортов. На северной экспозиции отмечается наибольшая плотность растений. Рекомендуется использовать данную зависимость при выборе расположения карьера в нагорной степной местности. При пологом расположении карьера, рекомендуется проводить выполаживание бортов с учетом северной и восточной экспозиции. Выполнение данных рекомендаций окажет положительное влияние на процесс самозарастания нарушенных горными работами земель в условиях степной зоны.