Отвал (также называемый костной кучей , [1] штыбом , кучкой отходов , отвалом [2] или bing ) [3] — это куча, сложенная из накопленного отвала — отходов, извлеченных во время добычи полезных ископаемых . [4] Отвалы не состоят из шлака , но в некоторых регионах, таких как Англия и Уэльс , их называют шлаковыми кучами . В Шотландии используется слово bing . В североамериканском английском этот термин — mine dump [5] или mine waste dump . [6]
Термин «отвал» также используется для обозначения материала, удаляемого при рытье фундамента, туннеля или других крупных выемок. Такой материал может быть обычной почвой и камнями (после отделения угля от отходов ) или может быть сильно загрязнен химическими отходами, что определяет, как его можно утилизировать. Чистый отвал может быть использован для рекультивации земель .
Отходы добычи отличаются от хвостов , представляющих собой переработанный материал, остающийся после извлечения ценных компонентов из руды.
Фраза происходит от французского слова espoilelier , глагола, передающего значение: захватывать насилием, грабить, брать силой. [7]
Отвалы могут иметь коническую форму и выглядеть как заметные черты ландшафта , или они могут быть гораздо более плоскими и эродированными, особенно если растительность уже укоренилась. В Лоос-ан-Гоэль , в бывшем горнодобывающем районе Па-де-Кале , Франция , находится ряд из пяти очень совершенных конусов, два из которых возвышаются на 100 метров (330 футов) над равниной.
Чаще всего этот термин используется для обозначения куч отработанного грунта, извлеченного в процессе выемки грунта.
Отвалы отходов также могут относиться к кучам отходов, образованным в результате удаления избыточных поверхностных материалов. Например, рядом со скотозагонами отвалы отходов образуются из навоза и другой жижи, периодически удаляемой с поверхности скотозагонов.
Иногда отвалы увеличивались до миллионов тонн, и, будучи заброшенными, остаются сегодня огромными кучами. Они задерживают солнечное тепло, что затрудняет (хотя и не делает невозможным) укоренение растительности ; это способствует эрозии и создает опасные, нестабильные склоны. Существующие методы повторного озеленения отвалов включают использование геотекстиля для контроля эрозии, поскольку участок повторно засыпается почвой, а на склоне высевается простая растительность, например, трава .
Сваи также создают кислотный дренаж горных пород , который загрязняет ручьи и реки. Экологические проблемы включают поверхностный сток ила и выщелачивание вредных химических соединений из отвалов, подверженных выветриванию . Это вызывает загрязнение грунтовых вод и другие проблемы. [8] [9]
В Соединенных Штатах текущие государственные и федеральные правила добычи угля требуют, чтобы земляные материалы из выемок удалялись таким образом, чтобы их можно было заменить после прекращения горных работ в процессе, называемом рекультивацией шахт , под надзором горнодобывающих корпораций. Это требует достаточных резервов денежных облигаций, чтобы гарантировать завершение процесса рекультивации, когда добыча станет нерентабельной или прекратится. (См., например, Закон о контроле и рекультивации поверхностных горных работ 1977 года .)
В некоторых отвалах отходы, образующиеся в результате деятельности таких отраслей, как добыча угля или сланца, могут содержать относительно высокую долю углеводородов или угольной пыли. Может возникнуть спонтанное подземное возгорание , за которым могут последовать поверхностные пожары. В некоторых районах добычи угля такие пожары считались нормальными, и не предпринималось никаких попыток их потушить. [10]
Такие пожары могут возникнуть в результате медленного сгорания остаточных углеводородов. Их тушение может потребовать полной изоляции, что может оказаться невозможным по техническим и финансовым причинам. Разбрызгивание, как правило, неэффективно, а впрыскивание воды под давлением контрпродуктивно, поскольку она переносит кислород, что влечет за собой риск взрыва.
Ощущаемое слабое воздействие этих пожаров на окружающую среду и здоровье населения обычно приводит к ожиданию их естественного угасания, которое может занять несколько десятилетий.
Проблема оползней в отвалах впервые была доведена до сведения общественности в октябре 1966 года в англоязычном мире , когда отвал в Аберфане в Гламоргане , Уэльс , обрушился, в результате чего погибло 144 человека, 116 из которых были детьми. Отвал был построен над источником, что увеличило его неустойчивость, а его высота превысила установленные нормы. Вода от сильных дождей скапливалась внутри отвала, ослабляя конструкцию, пока он внезапно не обрушился на школу внизу. [11]
Более широкий вопрос стабильности был известен и до катастрофы в Аберфане ; например, он обсуждался в статье профессора Джорджа Нокса в 1927 году [12] , но не получил серьезного рассмотрения со стороны профессиональных инженеров и геологов — даже тех, кто был непосредственно связан с добычей полезных ископаемых. [13] Кроме того, катастрофа в Аберфане не была первым оползнем с жертвами: например, в 1955 году два последовательных оползня убили 73 человека в Сасебо, Нагасаки в Японии. [14] [ja]
В феврале 2013 года оползень на отвале карьера стал причиной временного закрытия железнодорожной линии Сканторп — Донкастер в Англии. [15]
Оползни редки в отвалах после оседания, а рост растительности стабилизирует отвал. Однако, когда на отвалах, которые подвергаются горению, выпадает сильный дождь, просочившаяся вода превращается в пар ; увеличивая давление, которое может привести к оползню. [16] В Херстале , Бельгия, оползень на отвале Petite Bacnure в апреле 1999 года перекрыл улицу на много лет. [17]
Существует несколько методов повторного использования отвалов, обычно включающих либо геотехнику , либо переработку . Чаще всего старые отвалы частично восстанавливаются, чтобы обеспечить ценные зеленые пространства, поскольку они не подходят для строительства. В Нё-ле-Мин на отвале был построен искусственный горнолыжный склон. Если отвалы считаются содержащими достаточное количество остаточного материала, применяются различные методы для удаления отвала с участка для последующей переработки.
Самые старые угольные отвалы могут все еще содержать достаточно угля для начала самопроизвольного медленного возгорания . Это приводит к форме стеклования сланца, который затем приобретает достаточную механическую прочность, чтобы быть использованным в дорожном строительстве. [18] Поэтому некоторые из них могут обрести новую жизнь, будучи таким образом эксплуатируемыми; например, сплющенная куча остатков с участка 11/19 Лоос-ан-Гохелле. Напротив, другие тщательно сохраняются из-за их экологического богатства. С течением времени они заселяются разнообразной флорой и фауной , иногда чужеродной для региона. Это разнообразие следует за добычей полезных ископаемых. В Южном Уэльсе некоторые отвалы охраняются как объекты особого научного интереса, поскольку они обеспечивают уникальную среду обитания для 57 видов лишайников , некоторые из которых находятся под угрозой из-за их ограниченной среды разработки и развития растительности. [19]
Например, поскольку шахтеры бросали в вагонетки сердцевины яблок или груш, отвалы стали заселяться фруктовыми деревьями. Можно даже наблюдать разрастание щавеля щитолистного (французский щавель – Rumex scutatus ), семена которого были занесены в трещины в сосновой древесине, используемой в шахтах. Кроме того, из-за своего темного цвета южная сторона отвала значительно теплее, чем окружающая среда, что способствует разнообразной экологии района. Таким образом, отвал Пинчонвальес в Авионе является домом для 522 различных видов высших растений. Там гнездятся около шестидесяти видов птиц. [20]
Некоторые из них используются для выращивания винограда, как в случае с Spoil Tip No. 7 в угледобывающем регионе Маримон-Баскуп около Шапель-лез-Эрлемон ( провинция Эно ). Ежегодно из виноградника на его склонах производится около 3000 литров вина.
Некоторые отвалы используются для различных спортивных мероприятий. Склоны отвалов 11/19 в Лоос-ан-Гоэль или, опять же, в Нё-ле-Мин используются для зимних видов спорта , например, лыж и санного спорта . На склоне отвала была построена трасса . В Бельгии в 2005 году была открыта длинная пешеходная тропа вдоль отвалов (GR-412, Sentier des terrils ). Она ведет от Берниссара на западе Эно до Бленьи в провинции Льеж .
В Соединенных Штатах угледобывающим компаниям не разрешается оставлять после себя заброшенные отвалы с момента принятия Закона о контроле за открытыми горными работами и рекультивации земель в 1977 году. Гибридный энергетический центр в Вирджиния-Сити использует угольные отходы в качестве источника топлива для производства энергии.
Один из самых высоких, по крайней мере в Западной Европе , находится в Лоос-ан-Гоэль в бывшем горнодобывающем районе Па-де-Кале , Франция . Он состоит из пяти конусов, два из которых достигают 180 метров (590 футов), превосходя самую высокую вершину во Фландрии , Мон-Кассель . Одним из регионов Европы, наиболее «засоренных» (горными) отвалами, является Донбасс , на Украине , особенно вокруг города Донецк , который может похвастаться примерно 130 из них. [21] На украинском языке они называются териконы ( терикони ; единственное число терикон , terykon , «почвенный конус») из-за их формы.
В Херингене , Гессен , Германия , находится гора, которую обычно называют « Монте Кали », образованная отвалами от добычи поташа и возвышающаяся примерно на 200 метров над окружающей местностью. [22] «La Muntanya de Sal» (Соляная гора), еще один отвал калийной шахты, находится в Кардоне , Каталония , на высоте около 120 метров. [23] [24] Более крупная и высокая гора — это «El runam del Cogulló» (Отвал Эль-Когулло), также известная как «El runam de la democràcia» (Шлаковый отвал демократии) или «Montsalat» (Соляная гора) в Сальенте , которая уже выросла выше небольшой горы, в честь которой она была названа (Эль-Когулло, 474 метра над уровнем моря). [25] [26]
Роман Ричарда Ллевеллина « Как зелена была моя долина» (1939) описывает социальные и экологические последствия добычи угля в Уэльсе на рубеже 20-го века. Местный отвал шахты, который он называет шлаковой кучей, является центральной фигурой опустошения. В конце концов куча охватывает всю долину и сокрушает дом Хью Моргана:
Террикон снова движется. Я слышу, как он шепчет сам себе, и пока он шепчет, стены этого храброго маленького дома опоясываются, чтобы выдержать натиск. Месяцами, больше, чем я когда-либо думал, что у него хватит смелости выстоять, эта огромная насыпь обрушивалась на эти стены, на эту крышу. И все эти месяцы великий задира был побежден, потому что во времена моего отца люди строили хорошо, потому что они были мастерами. Прочные балки, честные блоки, хорошая работа и любовь к работе, все, что есть в этом доме. Но террикон движется, надавливая на, вниз и вниз, по и вокруг этого дома, который принадлежал моему отцу и моей матери, а теперь мой. Скоро, может быть, через час, дом будет похоронен, и террикон протянется от вершины горы прямо до реки в Долине. Бедная река, как ты была прекрасна, как весела твоя песня, как чисты твои зеленые воды, как ты наслаждалась своей игрой среди сонных скал (102). [27]