Итак, суммарные затраты на все виды работ при вовлечении ранее рекультивированных отвалов в сельскохозяйственный оборот составляют 9–12,0 млн руб. на каждые 100 га площади отвалов, что является серьезным обоснованием для отказа от существующих технологий горнотехнической рекультивации земель.

В угледобывающих регионах Центральной и Восточной Сибири формируется новый тип техногенных ландшафтов – горнопромышленные ландшафты в виде рекультивированных породных отвалов. Результаты полевых экспедиций по изучению состояния последних в районах с масштабной добычей угля открытым способом указали на снижение качественных и количественных характеристик рекультивированного почвенного слоя относительно природных ландшафтов, потери плодородных почвенных слоев при добыче угля открытым способом находятся на уровне 85–90 % и др. К настоящему времени горизонтальные поверхности породных отвалов, рекультивированных под пашню, деформированы усадочными процессами, произошедшими в теле отвалов. Кроме того, выявлены обстоятельства и многочисленные факты разрушения целостности рельефа породных отвалов образующимися оврагами. Как известно, овраг – форма рельефа в виде относительно глубоких и крутосклонных незадернованных ложбин, образованных временными водотоками. Процесс оврагообразования является мало- или неуправляемым и непрерывным во времени. Оврагообразование сопровождается постоянным изменением морфологического состава пород, участвующих в формировании рельефа горно-промышленных ландшафтов. Как это ни парадоксально, но наиболее масштабно процесс оврагообразования проявляется на породных отвалах с идеально спланированной горизонтальной поверхностью.

Породные отвалы, отсыпанные при разработке месторождений Канско-Ачинского угольного бассейна (рис. 3.1), вскрышная толща которых сложена рыхлыми горными породами, разрабатываемыми без применения буровзрывных работ, наиболее подвержены воздействию водной эрозии. Морфологический состав породных отвалов угольных разрезов Канско-Ачинского бассейна представляет собой техногенную смесь из вскрышных пород (суглинки, супеси, глины, почвенные слои, углистые аргиллиты, уголь при зачистке пластов, песчаники и т.п.). Большой удельный вес четвертичных (мягких) отложений (75–85 %) в структуре пород отвала, интенсивное таяние снежного покрова на поверхности отвала, летние затяжные ливневые дожди способствуют интенсивному разрушению целостности рельефа отвалов под влиянием водной эрозии. В результате экологическое равновесие, формирующееся на рекультивированных отвалах, нарушается.

На разрезе «Березовский» породные отвалы отсыпают с 1974 г. Пионерные внешние отвалы имеют устойчивый рельеф. К настоящему времени в секторе производства горных работ в выработанном пространстве разреза размещен внутренний породный отвал, который разрушается водными потоками (центральный сектор рис. 3.1а). Водная эрозия формирует поверхность породного отвала в виде многочисленных водопропускных канав сечением от 1,0 до 3,5 м2. Комбинация канав имеет в плане вид сетки. Поскольку воздействие эрозии постоянное, то и растительность в этом секторе полностью отсутствует. Также на территории внутренних отвалов имеются одиночные промоины на откосах. Всего на территории разреза 151 канава и 17 мелких оврагов.

Рис. 3.1. Горно-промышленные ландшафты на породных отвалах угольных разрезов, формируемые при воздействии водной эрозии: а – внутренний отвал разреза «Березовский»; б – внутренние отвалы разреза «Назаровский»; в – внешний отвал «Северный» разреза «Бородинский»; г – внешний отвал «Западный» разреза «Бородинский»

На разрезе «Назаровский» породные отвалы отсыпают с 1950 г. В настоящее время добыча угля производится на двух участках угольного месторождения, которые в перспективе должны сомкнуться в один карьер. На месте отработанного угольного пласта также размещают внутренние отвалы вскрышных пород. На отработанной части месторождения сформирован горно-промышленный ландшафт, состоящий из следующих элементов рельефа. Нерабочий борт карьера засыпан инертной подушкой из вскрышных пород с углом откоса до 30°. Откосы внутренних отвалов сочленяются в плане с откосом насыпи над угольным пластом. В результате образуется локальное понижение рельефа, в котором скапливаются талые и дождевые воды. Последние представляют собой концентрированные водные потоки, размывающие откосы техногенного рельефа (рис. 3.1б). В этой части горизонтальные поверхности внутренних отвалов спланированы на разных высотных отметках, поэтому искусственно формируются значительные водосборные площади, с которых талые и дождевые водотоки переливаются с более высоких плато на менее низкие. Всего на территории горно-промышленного ландшафта, созданного с 1970 по 1995 г., действует 21 овраг, формирующий вторичный рельеф, и более 100 водопропускных мелких канав, принимающие участие в трансформации рельефа.

На разрезе «Бородинский» породные отвалы отсыпают с 1950 г., на них широко распространены начальные эрозионные формы в виде промоин (рытвин), приуроченные к откосам незадернованных склонов отвалов. В плане такие формы имеют линейную форму на откосах и извилистую форму – на поверхности отвалов (рис. 3.1в, г). Генеральный продольный профиль их соответствует направлению и форме склона, на котором они развиты. Всего на откосах и поверхности отвалов насчитывается 34 промоины, самые крупные из которых дали начало активному формированию локальных овражно-балочных систем. Обобщенные показатели породных отвалов представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Характеристики породных отвалов действующих разрезов Канско-Ачинского угольного бассейна

На протяжении ряда лет (с 2000 г.) на разрезе «Бородинский» систематически отслеживалось формирование двух наиболее крупных оврагов – на внутреннем отвале в выработанном пространстве разреза и на внешнем отвале «Западный» (рис. 3.2).

Практика показывает, что отсыпка вскрышных отвалов по ГОСТам и методикам 1970–1980 гг. резко снижает экологическую эффективность материальных и финансовых затрат угольных разрезов – сокращается площадь рекультивированного отвала, сокращается площадь естественно-природного ландшафта, на котором отсыпан отвал. Кроме того, к негативному экологическому воздействию на окружающую природную среду мы причисляем вынос из тела отвала углесодержащих пород, которые при контакте с атмосферным воздухом начинают возгораться, – в результате в атмосферу попадают оксиды углерода, азота, сернистый газ, бензапирен и др.

Формирование овражно-балочных систем на породных отвалах имеет двоякий экологический негативный аспект: с одной стороны, сокращается площадь рекультивированного отвала, уходящего под овраг, а с другой – вынос горных пород из тела отвала сокращает: а) площадь рекультивированных нижележащих ярусов отвала; б) площадь земель, находящихся в природном состоянии. Как показывает анализ морфологического состава пород, выносимых из тела отвалов, это аргиллиты и углистые аргиллиты, некондиционный уголь. Эти породы обладают низкой биологической продуктивностью, поэтому весьма длительное время вывалы горных пород не подвержены зарастанию травянистой и древесно-кустарниковой растительностью. В этих условиях финансовые, материальные затраты на рекультивацию земель и человеческий труд совершенно бессмысленны.