Щебеночные карьеры России из космоса. Горные работы и экология нарушенных земель

Оглавление 
 
 

1 

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
 
Сибирский государственный университет науки и технологий 
имени М. Ф. Решетнёва 
 
Сибирский федеральный университет 
 
Институт вычислительных технологий СО РАН 
 
 
 
 
 
 
 
ЩЕБЕНОЧНЫЕ  КАРЬЕРЫ  РОССИИ 
ИЗ  КОСМОСА. 
ГОРНЫЕ  РАБОТЫ  И  ЭКОЛОГИЯ  
НАРУШЕННЫХ  ЗЕМЕЛЬ 
 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск 
СФУ 
2020 

Оглавление 
 

2 

УДК 622.53.095:502.17 
ББК 33.22-4+26.821.611 
        Щ303 

К о л л е к т и в  а в т о р о в:  И. В. Зеньков (руководитель проекта),  
А. А. Лукьянова, Ю. А. Анищенко, Е. М. Сычева, Е. В. Логинова,  
В. А. Миронкин, Е. Н. Касьянова 

Р е ц е н з е н т ы:  
Л. Д. Павлова, доктор технических наук, директор института информационных технологий и автоматизированных систем, заведующий кафедрой прикладной математики и информатики Сибирского государственного индустриального университета (г. Новокузнецк); 
А. А. Батоева, доктор технических наук, заведующий лабораторией инженерной экологии Байкальского института природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (г. Улан-Удэ) 

 
Щ303                Щебеночные карьеры России из космоса. Горные работы и экология нарушенных земель : монография / И. В. Зеньков, 
А. А. Лукьянова, Ю. А. Анищенко [и др.]. – Красноярск : Сиб. федер. 
ун-т, 2020. – 328 с. 
ISBN 978-5-7638-4287-6 

Представлены новые результаты исследования щебеночных карьеров на 
территории РФ – от Ленинградской области до Приморского края, находящихся 
в открытой разработке, в стадии доработки запасов, а также отработанных в ближайшие годы. Раскрыта сущность технологий, систем разработки месторождений, 
являющихся минерально-сырьевой базой для производства щебня, открытым способом с использованием спутниковых снимков высокого разрешения, находящихся 
в свободном доступе. Представлена информация о парке горного оборудования, 
в частности о карьерных экскаваторах, установленных на горных работах и расходных складах щебня. Отражены результаты экологического мониторинга нарушенных земель под горными работами и восстановления экосистем на горнопромышленных ландшафтах, сформированных в ходе производства горных работ 
в щебеночных карьерах. Информация, изложенная в монографии, может быть использована в разработке стратегической программы развития горнодобывающей 
отрасли российской экономики. 
Предназначена для специалистов научно-практического направления 
«Дистанционное зондирование Земли», работников сектора государственного 
управления в области экологии и природопользования, собственников и менеджмента щебеночных карьеров, руководителей и специалистов крупных предприятий горного машиностроения, преподавателей и учащихся вузов по направлениям 
подготовки «Техносферная безопасность», «Экология», «Природопользование», 
«Горное дело», «Экономика и управление народным хозяйством». 

Электронный вариант издания см.: 
http://catalog.sfu-kras.ru 
УДК 622.35.095:502.17  
ББК 33.22-4+26.821.611 

ISBN 978-5-7638-4287-6                  © Сибирский государственный университет науки  
 и технологий имени М. Ф. Решетнёва, 2020 
© Сибирский федеральный университет, 2020 
© Институт вычислительных технологий СО РАН, 2020 

Оглавление 
 
 

3 

 
ОГЛАВЛЕНИЕ  
 
 
ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................... 6 
 
Г л а в а  1.  ОСНОВНЫЕ  ТЕНДЕНЦИИ  В  ДОБЫЧЕ  
МИНЕРАЛЬНОГО  СЫРЬЯ  ДЛЯ  ПРОИЗВОДСТВА 
ЩЕБНЯ  И  ПЕРСПЕКТИВЫ  ПОТРЕБЛЕНИЯ  
ЩЕБЕНОЧНОГО  МАТЕРИАЛА  
В  НАРОДНОМ  ХОЗЯЙСТВЕ  РОССИИ ................................ 8 
1.1. Характеристика горных пород для производства  
       строительного и дорожного щебня ............................................................ 8 
1.2. Использование щебеночных материалов  
       при реализации национальных проектов России ................................... 12 
1.3. География расположения крупных месторождений  
       минерального сырья для производства щебня 
       на территории Российской Федерации .................................................... 14 
 
Г л а в а  2.  ИДЕНТИФИКАЦИЯ  ИЗОБРАЖЕНИЙ  НАЗЕМНОЙ  
ФОТОСЪЕМКИ  ОБЪЕКТОВ  НА  ОТКРЫТЫХ   
ГОРНЫХ  РАБОТАХ  С  ИЗОБРАЖЕНИЯМИ 
НА  СНИМКАХ  ИЗ  КОСМОСА ............................................ 23 
2.1. Идентификация изображений наземной фотосъемки 
       горных и транспортных машин, объектов  
       карьерной логистики с изображениями на снимках из космоса ........... 23 
2.2. Идентификация изображений наземной фотосъемки 
       объектов горнопромышленных ландшафтов 
       с изображениями на снимках из космоса ................................................ 44 
 
Г л а в а  3.  ЩЕБЕНОЧНЫЕ  КАРЬЕРЫ  НА  ТЕРРИТОРИИ   
ЕВРОПЕЙСКОЙ  ЧАСТИ  РОССИИ ...................................... 58 
3.1. Открытые горные работы на месторождениях гранита 
       и гнейсо-гранита в Ленинградской области 
       и экология нарушенных земель ............................................................... 58 
3.2. Открытые горные работы  
       на Мелехово-Федотовском месторождении  
       доломитов и экология нарушенных земель ............................................ 95 
 

Оглавление 
 

4 

3.3. Открытые горные работы  
       на Вяземском месторождении песчано-гравийных материалов 
       и экология нарушенных земель ............................................................. 116 
3.4. Открытые горные работы 
       на Шкурлатовском месторождении гранита 
       и экология нарушенных земель ............................................................. 144 
3.5. Результаты исследования технологических  
       и экологических показателей щебеночных карьеров  
       на территории Ростовской области и Краснодарского края 
       по результатам дистанционного зондирования .................................... 170 
3.6. Современное состояние открытых горных работ 
       в щебеночных карьерах и экологии нарушенных земель  
       в европейской части России ................................................................... 174 
 
Г л а в а  4.  ЩЕБЕНОЧНЫЕ  КАРЬЕРЫ   
НА  ТЕРРИТОРИИ  УРАЛА, 
ОРЕНБУРГСКОЙ  И  КУРГАНСКОЙ  ОБЛАСТЕЙ ........... 178  
4.1. Открытые горные работы на Первоуральском месторождении 
       габброидных пород и экология нарушенных земель ........................... 178 
4.2. Открытые горные работы на Миньярском месторождении  
       известняка и экология нарушенных земель .......................................... 204 
4.3. Открытые горные работы на Биянковском месторождении 
       доломитизированных известняков  
       и экология нарушенных земель ............................................................. 215 
4.4. Открытые горные работы на Круторожинском 
       месторождении габбро-диабазов 
       и экология нарушенных земель ............................................................. 226 
4.5. Результаты исследования технологических  
       и экологических показателей щебеночных карьеров  
       с площадью нарушенных земель до 100 га  
       на территории Урала и Оренбургской области  
       по данным дистанционного зондирования ........................................... 245 
4.6. Современное состояние открытых горных работ 
       в щебеночных карьерах и экологии нарушенных земель  
       на территории Урала, Оренбургской и Курганской областей............. 268 
 
Г л а в а  5.  ЩЕБЕНОЧНЫЕ  КАРЬЕРЫ  НА  ТЕРРИТОРИИ  
СИБИРИ  И  ДАЛЬНЕГО  ВОСТОКА................................... 272 
5.1. Открытые горные работы на месторождении  
       мраморизованных известняков «Шипуновское II»  
       и экология нарушенных земель ............................................................. 272 
 

Оглавление 
 
 

5 

5.2. Результаты исследования технологических  
       и экологических показателей щебеночных карьеров  
       на территории Новосибирской и Кемеровской областей  
       по результатам дистанционного зондирования .................................... 287 
5.3. Результаты исследования технологических  
       и экологических показателей щебеночных карьеров  
       на территории Красноярского и Забайкальского краев,  
       Иркутской области с использованием 
       дистанционного зондирования ............................................................... 294 
5.4. Исследование технологических и экологических показателей 
       щебеночных карьеров на территории Амурской области, 
       Хабаровского и Приморского краев по результатам 
       дистанционного зондирования ............................................................... 302 
5.5. Современное состояние открытых горных работ 
       в щебеночных карьерах и экологии нарушенных земель  
       на территории Сибири и Дальнего Востока ......................................... 308 
 
Гл а в а  6.  РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ   
ПАРКА  ГОРНЫХ И  ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН,   
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ  НАРУШЕННЫХ 
ЗЕМЕЛЬ НА  ЩЕБЕНОЧНЫХ  КАРЬЕРАХ  РОССИИ  
С  ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ  КОСМИЧЕСКИХ  СНИМКОВ 
ВЫСОКОГО  РАЗРЕШЕНИЯ, НАХОДЯЩИХСЯ   
В  СВОБОДНОМ  ДОСТУПЕ .................................................. 311 
6.1. Количественные показатели парка  
        горнотранспортного оборудования, задействованного  
        в производстве строительного и дорожного щебня 
        на территории России ............................................................................ 311 
6.2. Структура земель под горными работами  
       и сформированными экосистемами  
       на горнопромышленных ландшафтах при разработке  
       месторождений минерального сырья для производства щебня  
       открытым способом на территории России .......................................... 314 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................................................................. 319 
 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .............................................................................. 321

Введение 
 

6 

 
ВВЕДЕНИЕ 
 
 
Россия по площади является первой державой в мире. В стране за 
последние 100 лет добыча и потребление минерального сырья, из которого 
производят щебеночный материал для дорожной и строительной отраслей, 
выросло в тысячи раз по сравнению с началом ХХ в. Всем известно, что 
щебень используют при строительстве как автомобильных, так и железных дорог. Кроме того, он незаменим при строительстве любых объектов 
гражданского, промышленного и оборонного назначения. Месторождения 
минерального сырья с разным горно-геологическим строением и геологическим возрастом расположены на всей территории России – от Мурманской области до Приморского края. Поэтому при такой географической 
дисперсии изучить открытые горные работы, объекты горнопромышленных 
ландшафтов, образованных в ходе открытой разработки месторождений, 
являющихся сырьевой базой для производства щебня, путем проведения 
наземных экспедиций за короткий период просто невозможно. 
В исследованиях по направлению «Науки о земле» в последние годы 
все чаще применяют результаты дистанционного зондирования. Информационными ресурсами, полученными из космоса, пользуются биологи, 
почвоведы, геологи, ботаники и другие ученые, т. е. все те, кто непосредственно изучает минеральную и биосферную оболочки Земли. В стадии 
стабильного развития нашей научно-практической школы у нас возникло 
желание исследовать все многочисленные щебеночные карьеры России  
по космоснимкам, находящимся в свободном доступе, но пришлось  
остановиться на наиболее крупных с объемом годовой добычи более 
1,0 млн т щебня в год. Зачем мы это сделали?  
Во-первых, мы решили получить полную картину состояния открытого способа добычи минерального сырья для производства щебня 
и донести широкому кругу читателей ее сущность и особенности в зависимости от горно-геологических условий разрабатываемых месторождений. 
Во-вторых, полученная информация о парке горного оборудования должна использоваться при разработке долгосрочной стратегии развития отечественного горного машиностроения как на уровне Правительства РФ, так 
и на отдельно взятых предприятиях этой отрасли («УЗТМ», «ИЗ-КАРТЭКС», 
«Рудгормаш» и др.). В-третьих, необходимо было изучить экологические 
последствия открытой разработки месторождений минерального сырья 
для производства щебня, связанные с изъятием природных ландшафтов 

Введение 
 
 

7 

и восстановлением экосистем на трансформированных горнопромышленных ландшафтах во всем диапазоне природно-климатических условий 
территории России. 
Экологическое состояние горнопромышленных ландшафтов оценено 
с применением разновременных ресурсов дистанционного зондирования 
Земли (ДЗЗ), находящихся в свободном доступе, в комплексе с изучением 
таких факторов, влияющих на экологию, как климат района разработки 
месторождений, почвы, естественный растительный покров. На всех космоснимках для определения типов растительного покрова использованы 
спектральные данные, полученные в ближнем инфракрасном, красном 
и зеленом диапазонах длин волн. 
В монографии представлены результаты коллективного труда 
единственной в России совместной научно-практической школы, созданной И. В. Зеньковым (Сибирский федеральный университет, Сибирский 
государственный университет науки и технологий имени академика          
М. Ф. Решетнёва и Специальное конструкторско-технологическое бюро 
«Наука» ИВТ СО РАН), по исследованию открытых горных работ с использованием ресурсов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Школа 
развивается по двум направлениям: исследование технологических параметров систем разработки открытым способом рудных (нерудных) 
и угольных месторождений и долговременный мониторинг формирования 
и развития растительных экосистем на территории отработанных (действующих) карьеров и породных отвалов, хранилищ переработанной руды. 
Формируемое научное направление основано на принципах проведения 
исследований в долговременном периоде и на движении от простого 
к сложному. 
На страницах монографии читатель найдет информацию по всем 
крупным щебеночным карьерам – с интенсивным производством открытых горных работ на них и недавно отработанным. Эта информация собрана в регионах России, где производится добыча минерального сырья для 
производства щебня с различными качественными и количественными 
показателями. Тотальную экологическую оценку состояния горнопромышленных ландшафтов мы провели с привлечением результатов космического мониторинга. 

Г л а в а  1.  Основные тенденции в добыче минерального сырья для производства щебня  
                     и перспективы потребления щебеночного материала в народном хозяйстве России 

8 

 
Г л а в а  1 

 
ОСНОВНЫЕ  ТЕНДЕНЦИИ  
В  ДОБЫЧЕ  МИНЕРАЛЬНОГО  СЫРЬЯ 
ДЛЯ  ПРОИЗВОДСТВА  ЩЕБНЯ  
И  ПЕРСПЕКТИВЫ  ПОТРЕБЛЕНИЯ 
ЩЕБЕНОЧНОГО МАТЕРИАЛА  
В  НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ РОССИИ 
 
 
1.1. Характеристика горных пород  
для производства строительного и дорожного щебня 
 
Щебень является готовой продукцией горноперерабатывающих 
предприятий. Его природные качественные характеристики в полной мере 
соответствуют требованиям современной строительной отрасли. Исходным 
сырьем для производства щебня служат горные породы, минералогический состав которых определяет его физико-механические свойства.  
Щебень получается в результате дробления горных пород, при 
этом химический состав и физико-механические свойства породообразующих минералов сохраняются. В зависимости от типа составляющего 
минерала и эксплуатационного предназначения щебня выбирают необходимый строительный материал, например щебень известняковый или щебень 
гранитный. Более прочный гранитный щебень имеет в своем химическом 
составе кремний, тогда как химический состав уступающего ему в прочности известнякового щебня представлен кальцием и карбонатами.  
Горные породы, используемые для производства щебня, в зависимости от геологических условий их образования разделяют на три генетических класса:  
1. Первичные (магматические, называемые также изверженными) 
породы, образовавшиеся при отвердении изверженной магмы. Основными 
минералами для магматических горных пород являются: гранит, габбро, 
диорит – интрузивные минералы, образовавшиеся в процессе остывания 
магмы внутри земной коры; базальт, порфирит, диабаз – эффузивные минералы, образовавшиеся при остывании магмы после ее изливания на земную 
поверхность. 
2. Вторичные (осадочные, называемые также пластовыми) породы, 
по сути преобразовавшиеся осадки, накопившиеся в течение длительных 
геологических периодов при разрушении ранее существовавших горных 

1.1. Характеристика горных пород для производства строительного и дорожного щебня 
 
 

9 

пород и разложении органических продуктов жизнедеятельности живых 
организмов. Основные минералы в группе осадочных пород – известняк, 
доломит, кремень, песчаник. У большинства осадочных пород невысокие 
показатели твердости.  
3. Метаморфические (видоизмененные) породы, образовавшиеся 
в ходе последующих преобразований первичных (магматических) и вторичных (осадочных) пород, вызываемых комплексным воздействием 
сложных физико-химических процессов в земной коре. Основные минералы метаморфических пород – кварцит, мрамор, гнейсы и кристаллические 
сланцы. У кварцитов высокая твердость, у мрамора твердость много ниже.  
Щебень является продуктом дробления горных пород. Этот строительный материал на начальном этапе представляет собой горную породу, 
добываемую в карьере, которая затем проходит многостадийный процесс 
переработки. Щебень, будучи нерудным материалом, обладает целым рядом 
специфических свойств, определяющих его значимость в строительной 
отрасли. К числу таких свойств относятся следующие: 
1. Прочность. Данное свойство характеризуется пределом прочности первичной горной породы в момент сжатия, дробимостью щебня при 
сдавливании в цилиндре, а также степенью износа в полочном барабане. 
Полученные показатели будут отражать аналогичное сопротивление материала в момент воздействия движущихся по дороге транспортных средств 
и оказания механического воздействия строительной техники, использующейся при дорожных работах. Одним из классификационных признаков щебня является его марка. В соответствии с ней данный материал  
подразделяется на следующие группы: высокопрочный (М 1200–1400); 
прочный (М 800–1200); средней прочности (М 600–800); низкой прочности 
(М 300–600); самой низкой прочности (М 200). 
При нормировании содержания зерен слабых пород щебня исходят 
из предела прочности первичной породы в момент сжатия в водонасыщенном состоянии до уровня в 20 МПа. Согласно ГОСТ 8267–93 «Щебень 
и гравий из плотных горных пород для строительных работ», щебень, относящийся к маркам М 1400, М 1200, М 1000, не должен включать в свой 
состав зерна слабых пород в размере более 5 %; М 800, М 600, М 400 – 
более 10 %; М 300 и М 200 – более 15 % в своем количестве. 
2. Лещадность. Наряду с нормированием зерен слабых пород 
в щебне также нормируют и количество зерен игловатой, а также пластинчатой (т. е. лещадной) форм. К таким формам относятся те зерна, ширина 
или толщина которых составляет меньше их длины в три раза и более.  
Исходя из формы зерен, щебень подразделяют на такие группы, 
как:  
● I группа – менее 10 % содержания зерен игловатой и пластинчатой форм в общей массе щебня; 

Г л а в а  1.  Основные тенденции в добыче минерального сырья для производства щебня  
                     и перспективы потребления щебеночного материала в народном хозяйстве России 

10 

● II группа – от 10 до 15 %; 
● III группа – от 15 до 25 %; 
● IV группа – от 25 до 35 %; 
● более 35 до 50 %. 
Лещадность можно считать одним из важнейших свойств качества 
щебня. Исходя из этого качественным считается тот щебень, который обладает меньшей лещадностью. Применение щебня, обладающего кубовидной формой, обеспечивает достижение наиболее плотной утрамбовки. 
Наличие в щебне игловатой и пластинчатой форм способствует 
увеличению пустотности между зернами в смеси. В дальнейшем это          
повышает расход связующего компонента, что, в свою очередь, приводит 
к появлению дополнительных материальных затрат. Помимо этого кубовидным зернам свойственна бόльшая прочность, чем зернам, относимым 
к игловатой и пластинчатой формам. Поэтому включение кубовидного щебня 
в производство – экономически эффективная мера. 
3. Радиоактивность. Неотъемлемым свойством щебня считают     
радиоактивность. Выделяют два класса его радиоактивности. Класс I определяется величиной, меньшей, чем 370 беккерелей на один килограмм 
образца. По уровню радиоактивности класс II – более 370 Бк/кг. Щебень 
класса I используется во всех видах строительных работ. Щебень II класса 
применяется для дорожного строительства.  
4. Морозостойкость. Данное свойство характеризуется количеством циклов замораживания и последующего оттаивания. Допускается 
оценка морозостойкости материала исходя из количества циклов насыщения в растворе сернокислого натрия и его высушивания. Так, по степени 
морозостойкости выделяют такие марки щебня, как F 15, F 25, F 50, F 100, 
F 150, F 200, F 300, F 400.  
5. Зерновой состав. Данное свойство отдельной фракции щебня 
должно соответствовать требованию ГОСТ 8267-93, согласно которому 
в каждой фракции щебня, направляемой на строительные работы, например 
20–40 мм, число зерен, размер которых менее 20 мм, не должно быть        
более 10 %, а зерен крупнее 1,25×D (50 мм) не должно превышать 0,5 %. 
Данные требования предназначены для обязательного соблюдения зернового содержания отдельных фракций щебня. 
6. Содержание глинистых и пылевидных частиц. Данное свойство 
щебня также подвергается нормированию. Размер частиц должен быть не 
более 0,05 мм. Наряду с этим выделяют комки глины, крупность частиц 
которых составляет от 1,25 мм до наиболее крупного размера зерен щебня 
конкретной фракции при их смешении. Относительно всех видов и марок 
щебня по уровню прочности концентрация глины в комках глинистых 
и пылевидных частиц должно быть не более 0,25 % от их массы. Щебень, 
производимый из метаморфических и магматических пород, должен со