Исследование мер по защите и восстановлению растительного слоя почв и земельных угодий, подвергшихся воздействию горных разработок в буроугольных месторождениях

Актуальность темы

диссертационной работы. Меры по охране окружающей среды в районах Восточно-Люторического буроугольного месторождения Подмосковного бассейна и Павловского буроугольного месторождения Приморского края, в которых ведется интенсивная подземная и открытая добыча угля, вызваны вредным влиянием промышленной разработки угля на растительный слой почвы и, как следствие, на возможность ее сельскохозяйственного использования.

Распространение вредного техногенного влияния в указанных условиях весьма обширно в результате подработки поверхностного слоя земли производственными процессами по добыче угля и из-за распространения взвешенной рудничной пыли, содержащей тяжелые металлы.

При подработке поверхности шахт нарушается режим грунтовых вод, на который оказывает существенное влияние и шахтная вода. Растительный слой почвы при этом становится малопригодным для выращивания сельскохозяйственной продукции или, в ряде случаев, исчезает вовсе. Распространение тяжелых металлов с рудничной взвешенной пылью приводит к их накоплению не только в почве, но и в растениях, произрастающих на ней, причем в количествах, во много раз превосходящих предельно допустимые концентрации (ПДК).

Все это делает весьма актуальными вопросы исследования по защите и восстановлению растительного слоя почвы и земельных угодий, подвергшихся воздействию горных разработок в указанных буроугольных месторождениях.

Целью диссертационной работы является разработка мер по защите и восстановлению растительного слоя почв в Восточно-Люторическом и Павловском буроугольных месторождениях.

Идея работы заключается в использовании для защиты и восстановления растительного слоя почв комплекса мер, заключающихся в применении для удобрений углеотходов горных предприятий или мелиорантов, приостанавливающих ионообменные процессы миграции тяжелых металлов, а также мер, предотвращающих негативное влияние шахтной воды на подпочвенные воды.

В соответствии с целью и идеей в работе поставлены и решены следующие основные задачи:

— поиск рациональных инженерных решений по защите почвенной влаги от контакта с шахтными водами;

— исследование активных штаммов почвенных микроорганизмов и препаратов на их основе для создания удобрений из углеотходов Восточно-Люторического буроугольного месторождения;

— теоретические исследования по приостановлению ионообменных процессов миграции тяжелых металлов в растительном слое почв Павловского буроугольного месторождения;

— лабораторные и полевые исследования удобрений с последующим посевом травосмесей на опытных делянках;

— уточнение требований к составу удобрений на основе проведенных в работе исследований.

Научные положения, выносимые на защиту и их новизна.

— Для условий Восточно-Люторического месторождения доказана эффективность применения органо-минеральных удобрений из углеотходов, повышающих плодородие нарушенных земель, при этом содержание азотобактера в растительном слое повышено в 2−3 и олигонитрофилов в 2−4 раза.

— Достигнуто приостановление ионообменных процессов при миграции тяжелых металлов и уменьшение их концентрации в растительной массе на землях Павловского месторождения за счет внесения в почву мелиорантов извести и жидкого стекла в соотношении 10:1, в массе около 11 т/га при рНка равном 5,3.

Практическое значение работы заключается:

— в разработке требований к комплексным органо-минеральным удобрениям (КОМУ) из углеотходов горных предприятий Восточно-Люторического буроугольного месторождения с учетом нарушения режима грунтовых вод, загрязнения или исчезновения растительного слоя почв;

— в разработке дополнительных мер по осушению пород и локализации шахтных вод при защите от них грунтовых и подпочвенных вод;

— в определении параметров мелиорантов, вносимых в почву для приостановления миграции тяжелых металлов и восстановления содержания микроэлементов в нарушенных почвах;

— в разработке технологических карт мероприятий для различных агротехнических приемов обработки полей.

Научная ценность работы состоит в разработке основных научно-практических положений по применению удобрений из углеотходов и мелиорантов при защите и восстановлении нарушенного добычей угля растительного слоя почв.

Методы исследований:

— анализ и обобщение российской и зарубежной научно-технической литературы, в том числе патентов на изобретения;

— теоретические и полевые исследования удобрений на основе углеотходов и мелиорантов;

— агрохимический и бактериологический анализ почв и выращенных на них растений.

Результаты внедрения: рекомендованные удобрения прошли успешную проверку на нарушенных горными работами землях Восточно-Люторического и Павловского буроугольного месторождений.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на ХХХП-ХХХШ научных конференциях РУДН в 1996;1997 г. г.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения, списка литературы из 103 наименований и трех приложений. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, включая 23 рисунка и 26 таблиц.

4.6. Выводы.

Проведенные исследования, описанные в п. 4, позволяют сделать следующие выводы.

1. Произведен выбор мелиоранта для почв Павловского месторождения на основе рН и содержания в почве микроэлементов.

2. Установлено, что известь и жидкое стекло приостанавливают ионообменные процессы тяжелых металлов, в результате чего ограничивается или совсем исключается их поступление в растения. о.

3. Опробованы дозы внесения мелиоранта: 5−10 т/га извести и 1 м /га жидкого стекла при системах раннего пара, зяби и черного пара. Рациональными признаны соотношение извести и жидкого стекла 10:1, в массе около 11 т/га.

4. Установлено улучшение химического состава растений (картофель, горох и др.), выращенных на опытных участках с применением разработанных доз мелиорантов.

У.З.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Вред, наносимый разработкой угля в буроугольных месторождениях Восточно-Люторического Подмосковного бассейна и Павловского месторождения Приморского края растительному слою почвы и окружающей среде, как показали исследования, может быть уменьшен за счет предложенных в работе мер. Эти меры основаны на достаточном учете особенностей как самой разработки угля, так и экологической обстановки районов исследований.

Комплексное решение поставленных вопросов позволило получить достоверные данные при внедрении результатов исследований.

Проведенные в диссертации исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Разработаны эффективные меры по защите и восстановлению растительного слоя почв и земельных угодий, нарушенных добычей угля в Восточно-Люторическом (Мосбасс) и Павловском (Приморский край) буроугольных месторождениях.

2. Предложения по защите и восстановлению поверхностного слоя почв реализуются инженерными решениями, направленными на уменьшение контакта грунтовых вод с шахтными водами, разработкой и внесением в почву специальных удобрений, в том числе с использованием углеотходов.

3. Предложена обработка углеотходов Восточно-Люторического угольного месторождения активными штаммами микроорганизмов и получение на их основе комплексных органо-минеральных удобрений (КОМУ), с содержанием в них биогенных элементов: азота до 6%, калия -22,5%, гуминовых кислот -34,4%, карбоновых кислот -16%, аминокислот — 42,7%. Внесение КОМУ в почву повысило содержание азотобактера в 25 раз и актиномицетов в 2−4 раза,.

4. Разработаны рациональные параметры мелиорантов с жидким стеклом для внесения в почву Павловского буроугольного месторождения с целью приостановки миграции тяжелых металлов в соотношении 10:1 или 11 т/га.

5. Значительно повышено качество злако-бобовых, картофеля, гороха и других культур, выращенных на удобренных почвах Восточно-Люторического буроугольного месторождения и Павловского буроугольного месторождения по показателю роста растений (в 2−3 раза), проективному покрытию (до 60−75%) и снижению содержания тяжелых металлов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. К вопросу влияния подземных вод отрабатываемых горизонтов на почвенный слой поверхности угольной шахты и окружающих ее площадей. — М.: деп. ЦНИЭИуголь, № 5498/15, 1995. — С. 61−62.

2. Вредное влияние подземной добычи угля на почву земли, проблемы и решения.// Тез. XXXII научн. конф. РУДН, — М.: изд-во РУДН, 1996. -С. 157.

3. Технико-экономические решения по охране почвы земли от шахтных вод в Подмосковном угольном бассейне. — М.: деп. ЦНИЭИуголь, № 5597/6, 1997. -С. 22−23.

4. Управление параметрами технологии подземной добычи угля с целью минимизации вредного воздействия шахтной воды на почву земли// Тез. XXXIII научн. конф. РУДН. — М.: изд-во РУДН, 1997. -С. 344.

5. Исследование органо-минеральных удобрений из утлеотходов для восстановления растительного слоя почв, нарушенных разработкой угля. — М.: деп. ЦНИЭИуголь, № 5625/4, 1998. — С.1−5.

6. Загрязнение растительного слоя почв тяжелыми металлами в результате открытой разработки угля и меры по его уменьшению. -М.: деп. ЦНИЭИуголь, № 5625/3, 1998. — С. 6 -11.

7. Способ защиты горных выработок и почвы земли от загрязнения шахтными водами / Положительное решение ВНИИГПЭ от 15.01.98 о выдаче патента по заявке № 9 705 330 (в соавт.).

8. Способ защиты почвы земли от загрязнения шахтной водой/ Полож. Решение ВНИИГПЭ от 15.01.98 о выдаче патента по заявке № 97 101 357 (в соавт.).

9. Способ сохранения поверхности земли/ Положительное решение ВНИИГПЭ от 01.04.98 о выдаче патента по заявке № 97 111 324 (в соавт.).