Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ современного состояния технологий горнотехнической рекультивации и. комплексная оценка восстановленного плодородного слоя почвы : 13
1.1. Характеристика хозяйственной деятельности угольных разрезов и предприятий агропромышленного комплекса в юго-восточном секторе Красноярского края 13
1.2. Результаты комплексных исследований рекультивированного почвенного слоя на отвалах вскрышных пород 20
1.3. Анализ производственного опыта в горнотехнической рекультивации нарушенных земель в открытой угледобыче 34
1.4. Результаты анализа экономических показателей хозяйственной деятельности предприятий Аї 1К на территориях, смежных с горными отводами угольных разрезов 49
1.5. Анализ научно-технической литературы и проявление закона циклического развития в рекультивации нарушенных земель 57
1.6. Цель, задачи и методы исследований 74
ГЛАВА 2. Методологические основы моделирования проведения горнотехнической рекультивации земель в открытой угледобыче 77
2.1. Характеристика объекта исследований и причинно-следственных связей в изучаемой проблеме 77
2.2. Разработка модели исследований 85
2.3. Основные показатели вариации горно-геометрических параметров пластовой залежи ПСП 95
2.4. Методика подсчета запасов, определения потерь и засорения ПСИ 1 06
4.3. Исследование технологических потерь плодородного слоя почвы'? 173
4.4. Исследование уровней потерь ПСП в условиях применяющихся-: технологий горнотехнической рекультивации нарушенных земель 178
4.5. Исследование уровней потерь ИСИ обусловленных применением гидравлических экскаваторов. в технологиях горнотехнической рекультивации 195
Выводы 198
ГЛАВА 5. Разработка ресурсосберегающих технологий горнотехнической рекультивации с применением систем управления качеством 200
5.1. Адаптация систем управления качеством к технологиям горнотехнической рекультивации земель 200
5.2. Методика определения влияния технологических факторов на изменение качественных показателей снимаемого ПСП 215
5.3. Исследование процесса снятия плодородного слоя почвы в технологиях горнотехнической рекультивации земель с учетом «человеческого фактора» 222
5.4. Обоснование режима работ в технологиях горнотехнической рекультивации нарушенных земель 229
5.5. Формирование инновационной технологии горнотехнической рекультивации с применением бульдозеров на снятии ПСП 237
5.6: Разработка технологий горнотехнической рекультивации с применением зкекавационных машин фрезерного типа 244
Выводы . 254
ГЛАВА 6. Методические основы выбора стратегий восстановления агроландшафтов в угледобывающих регионах на основе программно-целевого управления ... 256
6.1. Разработка классификации технологий горнотехнической рекультивации по их воздействию на изменение продуктивности земель ...256
4.3. Исследование технологических потерь плодородного слоя почвы'? 173
4.4. Исследование уровней потерь ПСП в условиях применяющихся-: технологий горнотехнической рекультивации нарушенных земель 178
4.5. Исследование уровней потерь ИСИі обусловленных применением гидравлических экскаваторов. в технологиях горнотехнической рекультивации 195
Выводы 198
Заключение 298
Список литературы 301
Приложение 325
- Характеристика хозяйственной деятельности угольных разрезов и предприятий агропромышленного комплекса в юго-восточном секторе Красноярского края
- Характеристика объекта исследований и причинно-следственных связей в изучаемой проблеме
- Адаптация систем управления качеством к технологиям горнотехнической рекультивации земель
- Разработка классификации технологий горнотехнической рекультивации по их воздействию на изменение продуктивности земель
Введение к работе
Актуальность работы. В 70-80-е гг. прошлого столетия в горном деле, в практике недропользования получает развитие новое направление хозяйственной деятельности с учетом устойчивого развития. К настоящему времени это направление оформилось как «Экологически безопасные, ресурсосберегающие производственные технологии».
Данное научное направление базируется на трудах академиков РАН В.В. Ржевского и К.Н. Трубецкого, докторов технических наук П.И. Томакова, К.Е. Винницкого, В.А. Галкина, Л.Н. Кашпар, В.В. Истомина, А.П. Красавина, А.М. Демина,, И.М. Ялтанца, В.А. Харченко, В.С. Коваленко, Е.А. Кононенко, И.М. Щадова, Е.Л. Счастливцева и др. В этом направлении работают научные школы ИПКОН РАН, МГГУ, НИИОГР, ИГД им. А.А. Скочинского, ВНИИОСуголь и др.
Проведенные исследования в целом можно охарактеризовать стремлением повысить экономическую эффективность горных работ и параллельно снизить их негативное влияние на окружающую природную среду. Вместе с тем, в научном направлении «восстановление земель, нарушенных горными работами, для использования в сельском хозяйстве» недостаточно изучено прогнозирование изменения комплексных показателей пластовых залежей плодородного слоя почвы (ПСП) в технологиях горнотехнической рекультивации на основе устанавливаемой вариации его мощности, что приводит к снижению продуктивности земель, восстановленных угольными разрезами.
Добыча угля открытым способом в Красноярском крае на территории Канско-Ачинского угольного бассейна производится угольными разрезами большой единичной мощности, возраст которых составляет 30-60 лет, что обусловливает масштабное нарушение земель агроландшафтов, обрабатываемых предприятиями АПК. Наиболее значительные ландшафтные нарушения произошли в его Юго-Восточном секторе, где под горные работы изъято более 100 км2 продуктивных земель сельскохозяйственного назначения.
На исследуемой территории продуктивность сельхозугодий постоянно снижается и может быть существенно повышена за счет нанесения дополнительного слоя ПСП. Повышенный спрос на почвенные ресурсы с высокими качественными характеристиками со стороны предприятий АПК целесообразно перекрывать за счет ПСП, снимаемого в ходе горнотехнической рекультивации на угольных разрезах. Параллельно с этим установлено следующее: проектирование технологий рекультивации земель и планирование работ по рекультивации на угольных разрезах производится без прогнозной оценки изменения качественных характеристик ПСП по его усредненным показателям, что приводит к уменьшению содержания гумуса в 1,5-2,0 раза в рекультивированном почвенном слое, и как следствие этого – к снижению экономического плодородия восстановленных земель. Кроме того, ограниченный выбор направлений использования ПСП в рекультивации в виде его нанесения на поверхности вскрышных отвалов и отсутствие альтернативных направлений его использования приводит на практике к значительным потерям ПСП на уровне 70-80 % от его объемов в естественно природном состоянии.
В этих условиях необходимость разработки новых научно обоснованных подходов к восстановлению техногенно нарушенных агроландшафтов с высокой продуктивностью земель на основе формирования технологий горнотехнической рекультивации, комплексно обеспечивающих стабилизацию качества и сбережение почвенных ресурсов, является обоснованием актуальности настоящей темы исследований.
Цель работы – научное обоснование параметров проведения горнотехнической рекультивации земель, позволяющей повысить эффективность восстановления агроландшафтов на основе системного подхода, обеспечивающего стабилизацию качества и сбережение формируемых почвенных ресурсов.
Основная идея работы заключается в том, что эффективность восстановления нарушенных агроландшафтов достигается за счет регулирования качественных показателей и полноты выемки плодородного слоя почвы в технологиях горнотехнической рекультивации на основе устанавливаемого изменения мощности пластовой залежи и прогнозирования изменения качества ПСП, используемого для рекультивации.
Методы исследования. Для достижения поставленной цели использован: анализ и обобщение данных научно-технической литературы по исследуемому направлению; моделирование и математическое описание процессов; метод оптимизации альтернативных графов при обосновании порядка отработки полигонов снятия ПСП; технико-экономический анализ и др.
Задачи исследований:
1. Оценка комплексных показателей плодородного слоя почвы, находящегося в границах горных отводов угольных разрезов и нанесенного на поверхности внешних и внутренних отвалов вскрышных пород.
2. Выявление особенностей изменения мощности пластовой залежи плодородного слоя почвы в контурах горных отводов угольных разрезов.
3. Исследование изменения качественных и количественных показателей плодородного слоя почвы в технологиях горнотехнической рекультивации нарушенных земель.
4. Изучение влияния потерь плодородного слоя почвы при разработке горизонтальных и пологих угольных месторождений на сокращение площади рекультивируемых земель восстанавливаемых агроландшафтов.
5. Изучение потерь ПСП на полигонах его снятия, возникающих в ходе проведения горнотехнической рекультивации земель.
6. Разработка технологий горнотехнической рекультивации земель, комплексно обеспечивающих стабилизацию качественных показателей рекультивируемого плодородного слоя почвы и полноту выемки почв, формируемых на основе результатов исследования изменения мощности ПСП в увязке с технологическими параметрами выемочных механизмов, применяемых на его снятии.
Научные положения, представленные к защите:
1. Установлено, что пластовые залежи ПСП на территории горных отводов разрабатываемых угольных месторождений изменяются по мощности в диапазоне 0,25-0,6 м и по вертикали представлены тремя формами, описываемыми постоянными, экспоненциальными и логарифмическими функциями.
2. Качественные показатели рекультивированного ПСП находятся в обратно пропорциональной зависимости от объема глинистых фракций, добавленных в процессе его снятия, и определяются глубиной отработки ПСП, формами изменения его мощности, а также степенью изменчивости залежи на территории, подлежащей рекультивации.
3. Содержание гумуса в снимаемом ПСП при проведении горнотехнической рекультивации находится в зависимости от мощности вскрышных пород, снимаемых совместно с ПСП, и определяется взаимным расположением линии контакта залежи ПСП с подстилающими вскрышными породами и траектории перемещения рабочего органа выемочного механизма, применяемого на его снятии.
4. При разработке горизонтальных и пологих угольных месторождений возникающие потери ПСП, находящиеся в пропорции с его мощностью в контурах горных работ и с мощностью ПСП, наносимого на поверхности отвалов, а также в обратно пропорциональной зависимости от коэффициента рекультивации, определяемого этапом отработки месторождения, приводят к соответствующему сокращению площади рекультивируемых земель восстанавливаемых агроландшафтов.
5. Технологические потери ПСП при проведении горнотехнической рекультивации находятся в обратно пропорциональной зависимости от глубины его снятия, а в зоне контакта ПСП с подстилающими вскрышными породами определяются полиномами до 4-й степени.
6. Стабилизация качественных показателей снимаемого ПСП, полнота его выемки, снижение затрат на повышение продуктивности рекультивированных земель достигается за счет применения технологий горнотехнической рекультивации, сформированных на основе изучения изменения: мощности ПСП, состояния оператора выемочного механизма в течение рабочей смены, а также на основе устанавливаемого порядка отработки пластовой залежи ПСП в увязке с технологическими параметрами выемочных механизмов.
Научная новизна:
1. Доказано, что формируемое научное направление в области проведения горнотехнической рекультивации земель, основанное на прогнозировании изменения комплексных показателей ПСП с учетом особенностей вариации его мощности, позволяет эффективно решать проблемы восстановления земель нарушенных агроландшафтов.
2. Впервые произведена оценка изменения комплексных показателей восстановленного ПСП на основе результатов рекультивации породных отвалов конкретных угольных разрезов.
3. Впервые установлены основные формы изменения мощности плодородного слоя почвы на территории горных отводов разрабатываемых угольных месторождений, учет которых при формировании технологий горнотехнической рекультивации, позволяет стабилизировать качественные показатели рекультивируемых земель восстанавливаемых агроландшафтов.
4. Впервые установлен характер изменения качественных показателей ПСП в ходе горнотехнической рекультивации, обусловленной параметрами его выемки.
5. Для горизонтальных и пологих угольных месторождений впервые установлено влияние потерь ПСП при их разработке на сокращение площади восстанавливаемых агроландшафтов.
6. Впервые обоснованы параметры проведения горнотехнической рекультивации, обеспечивающей стабилизацию качества и сбережение формируемых почвенных ресурсов для восстановления земель нарушенных агроландшафтов, на основе устанавливаемой вариации мощности ПСП в увязке с технологическими параметрами выемочного оборудования.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается высокой сходимостью результатов теоретических исследований с результатами полевых исследований, проведенных на территориях рекультивированных отвалов; корректным использованием математического аппарата и основных положений теории статистики; использованием результатов исследований в хозяйственной практике; результатами проведенного эксперимента по снятию ПСП на разрезе «Бородинский».
Научное значение работы заключается в обосновании значимости установленных зависимостей изменения комплексных показателей ПСП от его мощности и выявленных геометрических форм как основы для разработки технологий горнотехнической рекультивации, обеспечивающих эффективное восстановление земель нарушенных агроландшафтов.
Практическое значение работы заключается в создании методики определения показателей рекультивируемого почвенного слоя в зависимости от изменения его мощности и глубины его отработки; разработке методики определения потерь ПСП при ведении открытых горных работ на горизонтальных и пологих угольных месторождениях; в обосновании параметров проведения горнотехнической рекультивации нарушенных земель, обеспечивающей повышение эффективности восстановления техногенно нарушенных агроландшафтов.
Реализация результатов работы. Результаты исследований используются ФГУ САС «Солянская» в мониторинге земель отвалов, рекультивированных угольными разрезами на территории Канско-Ачинского угольного бассейна. Результаты исследований вошли составной частью в программу развития крупного многопрофильного предприятия агропромышленного комплекса ООО «Искра» на 2011-2015 гг. Материалы исследований вошли составной частью в сборники научно-методических материалов Всероссийских конференций «Агроэкологические проблемы техногенного региона», «Ресурсосберегающие технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов горнодобывающей и металлургической промышленности», проводимых Кемеровским государственным сельскохозяйственным институтом в 2009-10 гг. в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-13 годы.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях: «Объединение субъектов Российской Федерации и проблемы природопользования в приенисейской Сибири» (Красноярск, 2005); «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2009); «Энергетическая безопасность России: новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 2008, 2009, 2010); «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (Красноярск, 2010) и др.
Личный вклад автора. Диссертационная работа явилась результатом 10-летних комплексных исследований, проведенных совместно с ФГУ САС «Солянская» на территории Канской лесостепной зоны, в рамках целевой федеральной программы «Плодородие земель». Автором сформулированы основные идеи исследований и принималось непосредственное участие в организации и проведении исследований на базе ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» и ФГУ САС «Солянская».
Публикации. По материалам исследований опубликовано 70 научных работ, в том числе 2 монографии и 68 статей (из них 25 в изданиях ВАК).
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 226 наименований, приложения и включает 149 рисунков и 41 таблицу. Общий объем работы 346 страниц.
Автор выражает благодарность научному консультанту Е.Л. Счастливцеву за советы и консультации при подготовке диссертации и благодарит коллег и ученых, работавших вместе с ним над исследованием проблем, которым посвящена настоящая работа.
Характеристика хозяйственной деятельности угольных разрезов и предприятий агропромышленного комплекса в юго-восточном секторе Красноярского края
Впервые установлены основные формы изменения мощности плодородного слоя почвы на территории горных отводов разрабатываемых угольных месторождений, учет которых при формировании технологии горнотехнической рекультивации, позволяет стабилизировать качественные показатели рекультивируемых земель восстанавливаемых агроландшафтов.
Впервые установлен характер изменения качественных показателен ПСП в ходе горнотехнической рекультивации, обусловленной параметрами его выемки.
Для горизонтальных и пологих угольных месторождений впервые установлено влияние потерь ПСП при их разработке на сокращение площади восстанавливаемых агроландшафтов.
Впервые обоснованы параметры проведения горнотехнической рекультивации, обеспечивающей стабилизацию качества и сбережение формируемых почвенных ресурсов для восстановления земель нарушенных агроландшафтов, на основе устанавливаемой вариации мощности ПСП в увязке с технологическими параметрами выемочного оборудования.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается высокой сходимостью результатов теоретических исследований с результатами полевых исследований, проведенных на территориях рекультивированных отвалов; корректным использованием математического аппарата и основных положений теории статистики; использованием результатов исследований в хозяйственной практике; результатами проведенного эксперимента по снятию ПСП на разрезе «Бородинский».
Научное значение работы заключается в обосновании значимости установленных зависимостей изменения комплексных показателей ПСП от его мощности и выявленных геометрических форы как основы для разработки технологий горнотехнической рекультивации, обеспечивающих эффективное восстановление земель нарушенных агроландшафтов.
Практическое значение работы заключается в создании методики определения показателей рекультивируемого почвенного слоя в зависимости от изменения его мощности и глубины его отработки; разработке методики определения потерь ПСП при ведении открытых горных работ на горизонтальных и пологих угольных месторождениях; в обосновании параметров проведения горнотехнической рекультивации нарушенных земель, обеспечивающей повышение эффективности восстановления техногенно нарушенных агроландшафтов.
Реализации результатов работы. Результаты исследований используются ФГУ «Станция агрохимической службы «Солянская» в мониторинге земель отвалов, рекультивированных угольными разрезами на территории Кан-ско-Ачинского угольного бассейна. Результаты исследований вошли составной частью в программу развития крупного многопрофильного предприятия агропромышленного комплекса ООО «Искра» на 2011-2015 гг. Материалы исследований вошли составной частью в сборники научно-методических материалов Всероссийских конференций «Агроэкологические проблемы техногенного региона», «Ресурсосберегающие технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов горнодобывающей и металлургической промышленности», проводимых Кемеровским государственным сельскохозяйственным институтом в 2009-10 гг. в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-13 годы.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях: «Ресурсы недр России: геотехнологии и геоэкология, литосфера и геотехника», «Проблемы охра-ны природных ландшафтов и биоразнообразия России и сопредельных стран» (Пенза, 2004); «Объединение субъектов Российской Федерации и проблемы природопользования в приенисейской Сибири» (Красноярск, 2005); «Современные проблемы экологии» (Тула, 2006); «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2009); «Энергетическая безопасность России: новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 2008, 2009, 2010); «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (Красноярск, 2010) и др.
Личный вклад автора. Диссертационная работа явилась результатом 10-летних комплексных исследований, проведенных совместно с ФГУ САС «Солянская» на территории Капской лесостепной зоны в рамках целевой федеральной программы «Плодородие земель». Автором сформулированы основные идеи исследований и принималось непосредственное участие в организации и проведении исследований на базе ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» и ФГУ САС «Солянская». Публикации. По материалам исследований опубликовано 70 научных работ, в том числе 2 моноірафин и 68 статей (из них 25 в изданиях ВАК). Структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 226 наименований, приложения и включает 149 рисунков и 41 таблицу. Общий объем работы 346 страниц. Автор выражает благодарность научному консультанту Е.Л. Счастливцеву за советы и консультации при подготовке диссертации. Автор также благодарит коллег и ученых, работавших вместе с ним над исследованием проблем, которым посвящена настоящая работа.
Характеристика объекта исследований и причинно-следственных связей в изучаемой проблеме
Рассчитаем объем ПСП, находящийся на территории сельскохозяйственных угодий до производства на них горных работ. Зная среднюю мощность ПСП в природном состоянии 58 см и площадь этих угодий - 2100 га, определим объем ПСП, находившийся на территории отработанной части месторождения. Объем плодородного слоя почвы согласно этим условиям составлял 12 180 000 м3 [101].
Исходя из разницы объема ПСП, находящегося в природном состоянии и объема нанесенного и хранящегося на складах, определим фактические потери ПСП за весь период отработки месторождения на уровне 10 685 420 м .
Сравнивая показатели, характеризующие трансформацию почвенного слоя по мощности и площади, определим эффективность работ по рекультивации. В ходе работ по рекультивации использовано 12,3 % от объема ПСП находящегося в природном состоянии, а 87,7 % от его объема - это безвозвратные потери, размещенные во внешних и внутреннігх отвалах в толще отсыпаемых вскрышных пород.
Главным итогом рекультивации поверхностей отвалов на угольном разрезе «Бородинский» можно считать: значительные уровни изменения в сторону снижения в 1,5-2 раза и более количественных и качественных показателей ре-кул ьтивированньтх земель относительно показателей земель на территориях эксплуатируемых агроландшафтов - содержание гумуса снизилось с 8-10 % до 4-6 %, а содержание глинистых фракций соответственно увеличилось с 30-35 % до 48-54 %; несоответствие ГОСТ показателей почвенного слоя, нанесенного в ходе горнотехнической рекультивации, а также безвозвратные потери ПСП в объеме 10,68 млн. м3 [101].
Технологические решения в проведении горнотехнической рекультивации земель сельскохозяйственного назначении. В бывшем СССР в горнодобывающей отрасли плодородный слой почвы (далее ПСП) угольные разрезы вместе с породой верхнего вскрышного уступа вывозили в отвалы [43]. Общеизвестно, что почвенная оболочка является основой земледелия. Такой подход способствовал уничтожению значительных площадей продуктивных сельскохозяйственных угодий. Эта ситуация была исправлена путем начала работ по рекультивации нарушенных земель практически на всех горных предприятиях в 1970 году. С этого момента начинается эволюция в теории и практике в совершенно новом направлении хозяйственной деятельности в недропользовании. Естественным желанием производственников и проектировщиков являлась возможность встраивания работ по рекультивации земель в основную технологию вскрышных работ. В зависимости от применяемого при отработке верхнего вскрышного уступа горного выемочного оборудования, разрабатывались технологические схемы рекультивации земель. Решением научных проблем в области рекультивации занимались многочисленные отраслевые проектные и научно-исследовательские институты. В результате была обоснована необходимость и целесообразность проведения технического (рис. 1.14) и биологического этапов в рекультивации продуктивных земель сельскохозяйственного назначения. Как показывает анализ научных и проектных разработок в области проведения горнотехнической рекультивации, в них не содержится сведений об исследовании изменения мощности ПСП, значимости прогнозирования изменения качественных показателей ПСП, о потерях, возникающих при разработке угольных месторождений. В 1970-е годы основными принципами при составлении технологической документации по проведению работ по рекультивации земель выступают [146]: - возможность использования за счет внутренних резервов предприятий основного горного и транспортного оборудования, применяемого на угольном разрезе, с целью проведения этим же оборудованием работ на техническом этапе рекультивации; - экономическая целесообразность использования машин, применяемых на технической рекультивации, для выполнения вспомогательных работ на разре-зах, работ на отвалах с целью более полной загрузки оборудования; - возможность использования применяемых на угольном разрезе структур и технологических схем работы, оборудования и машин в вариантах комплексной механизации в увязке с техническим этапом рекультивации земель. Все, что достигнуто в области рекультивации земель, - это использование, начиная с 1970 г. в технологиях рекультивации горно-транспортного оборудования, применяющегося на угольных разрезах на основных работах. Плодородный слой почвы снимается с площадей, занятых пашней, сенокосами и пастбищем. На площадях, занятых лесом и заболоченных, снятие ПСП не предусмотрено [123]. Мощность снимаемого слоя ПСП принимается 0,35 М, и это на длине фронта горных работ 4-8 км.
Адаптация систем управления качеством к технологиям горнотехнической рекультивации земель
Сектор IV характеризует экономические показатели предприятия АПК при1 ликвидации колков суммарной площадью 3000 га на территории обрабатываемых агроландшафтов, прилегающих к горным отводам: Раскорчевка полей севооборота позитивно скажется на экономических показателях сельхозпредприятия - повысится производительность пропашных тракторов и зерноуборочных комбайнов, т.к. в этом случае будет полностью исключен холостой перепробег сельхозтехники. Площадь обрабатываемых полей севооборота увеличится и за счет этого будет получен прирост объемов урожая зерновых.
Эта ситуация возможна во всех природно-техническнх системах №1,2, 3, в которых изъятие земель происходило и происходит наиболее интенсивно и масштабно [113].
На основе графического анализа экономических показателей хозяйственной деятельности предприятия ЛПК доказана целесообразность перехода на новые ресурсосберегающие технологии восстановления нарушенных агроландшафтов, входящих в природно-технические системы, что существенно повысит эффективность хозяйственной деятельности предприятия АПК в районе с открытой угледобычей.
Для восстановления антропогенно нарушенных агроландшафтов в при-родно-технических системах рассмотрены две стратегии: на угольных разрезах существующие подходы к рекультивации агроландшафтов, состоящие из горнотехнического и биологического этапов и платежи за изъятые земли; новая модель, согласно которой угольный разрез ликвидирует колки на эксплуатируемых агроландшафтах, площади расчищенных участков идут в зачет разрезу, как компенсация за изъятые земли. Экономическое обоснование каждого из направлений путем суммирования дисконтированных финансовых потоков говорит об адекватности реализации направлений.
Каждая из стратегий предварительно оценена в денежном, выражении; на уровне 310-312 млн. руб. за 6-летний период оценки. Примечательным в ситуации выбора стратегии оказалось то, что при существующей модели землепользования разрез будет, по истечении: шестилетнего периода, продолжать платить за изъятые земли. Платежи за изъятые земли оценены на уровне 60-65 млн. руб.. в год, а при переходе на новую модель землепользованияэти же платежи будут сведены до уровня 2-3 млн. рубі в год при одновременном повышении эффективности земледелия на территориях аїроландшафтов, прилегающих к горным отводам угольных разрезов [113]. .В 70-80-е гг. прошлого столетия в горном деле, в практике недропользования получает развитие новое направление хозяйственной деятельности с учетом устойчивого развития. К настоящему времени это направление оформилось как «Экологически безопасные, ресурсосберегающие производственные технологии». Данное научное направление базируется на. трудах академиков РАН В.В. Ржевского и K.tL Трубецкого, докторов технических наук П.И. То-макова, К.Е. Винницкого, В.А. Галкина, A.MI Демина, В.В. Истомина, А.П. Красавина, М.Е. Певзнера, И.М. Ялтанца, B.C. Коваленко, М .А. Ревазова, В:А. Харченко, И.М. Щадова, Е.Л. Счастливцева и др. В этом направлении работают научные школы ИГОСОН РАН, МГГУ, НИИОГР, ИГДим. А.А. Скочинско-го, ВНИИОСуголь и др. Проведенные исследования в целом можно охарактеризовать наличием стремления повысить экономическую эффективность горных работ и параллельно снизить их негативное влияние на окружающую природную среду. Вместе с тем в недостаточной степени изученности остаются проблемы, имеющие место в технологиях горнотехнической рекультивации, как основы восстановления нарушенных земель Виях масштабного их изъятия, при разработке горизонтальных и пологих угольных месторождений. При этом не изученной остается вариация мощности плодородного слоя почвы, влияющая на уровни изменения качественных и количественных показателей ПСП при проведении горнотехнического этапа рекультивации, отсутствуют комплексные подходы к формированию инновационных технологий горнотехнической рекультивации в угледобывающих регионах с развитым земледелием и др. Закон циклического развития в мировой хозяйственной деятельности. Универсальный закон циклического развития отражает действие основных диалектических законов: отрицания отрицания, единства и борьбы противоположностей [4]. В XIX в. впервые было обращено внимание на периодичность экономических кризисов, которые, начиная с конца 20-х гг. регулярно повторялись через 7-11 лет. Установленная К. Марксом и другими учеными-экономистами цикличность в развитии промышленного производства сохраняется и в настоящее время. Об этом свидетельствуют данные по послевоенным мировым кризисам экономически развитых стран. В 1922 г. И,Д. Кондратьев выдвинул концепцию, что капиталистическая экономика в своем развитии испытывает не только обычные колебания деловой активности с периодом повторения 8-Ю лет, но и более длительные по времени их протекания, со средней продолжительностью 45-50 лет. И если у К. Маркса длина циклов в среднем равнялась периоду материального износа активной части основного капитала: орудий производства в виде машин, то причиной длинных циклов по Кондратьеву служит смена пассивной части основного капитала. Периодизация длинных волн по Кондратьеву практически совпадает с периодами доминирования технологических укладов [191, 193].
Разработка классификации технологий горнотехнической рекультивации по их воздействию на изменение продуктивности земель
За 1984-1985 гг. в Кузбассе объем рекулыивационных работ увеличивается до 500 га, оставаясь при этом явно на недостаточном уровне. Впервые в горном деле профессором Московского горного института П.И. Томаковым вводится технологический показатель - землеемкость горных работ, который рассчитывается как отношение площади нарушаемых земель к объему добытого угля на этой площади [173]. И в связи с увеличивающимися объемами добычи угля применительно к месторождениям разного геологического строения и системам разработки (сплошные или углубичные) появляются научные разработки по уменьшению землеемкости горных работ.
Впервые в недропользовании стали исчислять среднегодовой ущерб сельскому хозяйству, возникающий в результате отторжения земель. Так, в ценах 1977 г. он составил 2,1 млн. руб. чистой продукции, или 0,5 % общего объема сельскохозяйственной продукции Кемеровской области.
Параллельно с решением технологических вопросов и разработкой методик их экономической оценки в области рекультивации земель совершенствовались государственные стандарты, регламентирующие нормативы, направления и порядок проведения горнотехнического и биологического этапов рекультивации.
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17 июля 1985 г. № 2256 закреплены требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ (ГОСТ 17.5.3.06-85). В нем оговариваются качественные показатели ПСП: массовая доля гумуса в наносимом ПСП на рекультивируемые площади; массовая доля обменного натрия в процентах от емкости катионного обмена; величина р# солевой вытяжки; массовая доля водорастворимых токсичных солей в ПСП; массовая доля почвенных частиц менее 0,1 мм.
В ГОСТе 17.5.1.02-85 представлена классификация нарушенных в промышленности земель по направлениям рекультивации в зависимости от последующего использования в народном хозяйстве. В этом же стандарте впервые были классифицированы земли, нарушенные при открытых горных работах. В ГОСТ 17.5.3.04-83 изложены общие требования к рекультивации земель. В нем же оговаривается важное условие, что нарушенные земли должны быть ре-культивированы преимущественно под пашню и другие сельскохозяйственные угодья. Имеется требование к разработке проектов рекультивации нарушенных земель с учетом показателей химического и гранулометрического состава, агрохимических и агрофизических свойств, инженерно-геологической характеристики вскрышных и вмещающих пород и их смесей в отвалах в соответствии с требованиями ГОСТ 17.5.1.03.
Казалось бы, на этом этапе были получены практически все новые знания в области рекультивации нарушенных земель. Созданные научные школы направляли свои усилия как на разработку способов и создание технологий рекультивации земель, так и на уменьшение землеемкости открытых горных работ. В совершенстве владея ситуацией, академик В.В. Ржевский в 19S5 г. сформулирует долгосрочный прогноз: «Перед экологией горного производства стоят еще не решенные научные проблемы разработки методов охраны природы при освоении запасов твердого минерального сырья ..., а также охраны ... поверхности земли при рациональном производстве горных работ, методов восстановления и использования земель и выработок...» [148, с. 39].
Второй этап начинается в середине 80-х гг. Характеризуется следующим: значительное снижение темпов прироста получения новых знаний, масштабное внедрение в практику опыта и знаний первого этапа, корректировка ранее созданного, экономическая оценка результатов землепользования. Сектором государственного управления Кемеровской области проводилась оценка социально-экономического ущерба от нарушения земель, который до 1988г. выразился в сумме 12,4 млн. руб., а темп роста этого показателя к 1989 г. составил 137 %.
В этот период практически на всех нарушенных землях ведутся горные работы. Площади участков, на которых возможна рекультивация, незначительны и равняются лишь 4,7 %. Уровень нарушения земной поверхности в Кузбассе составил к 1989 г. 40,6 тыс. га. При этом восстановлено и передано землепользователям только 2,8 тыс. га. Как видим, темпы рекультивационных работ отстают от темпов изъятия земель под горные отводы. Одним из радикальных путей снижения землеемкости явилось повышение удельного веса бестранспортной вскрыши, максимальное использование выработанного пространства, как одного из видов малоотходной технологии.
Так, за 1985-1988 гг. управлениями рекультивации в Кузбассе накоплено на разрезах около 5 млн м3 ПСП. Одним из основных перспективных направлений использования ПСП стало землевание - нанесение ПСП на малопродуктивные земли колхозов и совхозов ближайших районов. Только в Беловском районе Кемеровской области определено 56 участков малопродуктивных угодий, прилегающих к разрезам, площадь которых составляет 6,4 тыс. га.
В те годы в недропользовании определено несколько направлений в решении проблемы восстановления нарушенных земель: сокращение вовлекаемых в отработку площадей земельных отводов за счет управления параметрами рабочей зоны разрезов и отвалов; ускорение возврата нарушенных земель из отработки для проведения горнотехнической рекультивации за счет внутреннего отвалообразования; разработка эффективных методов и средств биологической рекультивации нарушенных земель; формирование экологически оптимальных ландшафтов. Все эти направления, по мнению зам. министра угольной промышленности СССР В.М. Ждамирова, требовали дальнейшего изучения и совершенствования [43].
