Дополнительное древесное сырье. Пни и корни - Комплексное использование древесины

Использование пней и корней, оставшихся после валки деревьев, позволит увеличить выход древесины с единицы лесной площади на 15-20%. В нашей стране, широкое распространение получило использование пневого осмола - просмолившейся ядровой древесины пней и корней сосны и кедра. Большое практическое значение имеет заготовка и использование свежих пней сразу же после лесосечных работ. При технологических расчетах по заготовке пней и корней, конструировании технологического оборудования, разработке технологии переработки в щепу необходимо знать о запасах пнево-корневой древесины и ее свойствах.

Под пнем подразумевается надземная часть ствола, оставшаяся после валки дерева на лесосеке. Для подсчета объемов пневой древесины важно знать диаметр и высоту пня. Согласно исследованиям П. Хаккила между диаметром дерева на высоте 1,3 м и диаметром пня существует прямолинейная зависимость: d1,3 = 0,75dп. Средний диаметр пня в 1,32 раза больше диаметра ствола на высоте 1,3 м независимо от породы.

Высотой пня является расстояние от уровня земли до торцовой части пня. С ростом дерева шейка корня укрепляет корневую систему и пень тем выше, чем крупнее дерево. Реальная высота пня зависит от породы, условий произрастания, времени проведения работ и применяемой лесозаготовительной техники. На дренированных лесных почвах пни всегда выше из-за мощного расширения комля.

На рисунке 1 показан типичный вид пня и корней сосны и ели. Для пнево-корневой системы сосны характерен крупный стержневой корень, являющийся продолжением ствола в грунте. Он развивается слабо или совсем не растет на заболоченных торфяных почвах и в северных районах. Глубина залегания корневой системы зависит от диаметра пня. При диаметре пня 28 см средняя глубина залегания составляет 64 см. При увеличении диаметра пня на 1 см глубина его залегания возрастает на 0,9см.

вид пня и корневой системы сосны и ели

Рисунок 1 - Вид пня и корневой системы сосны и ели

Ель отличается от сосны развитой системой боковых корней, которые повсеместно располагаются в поверхностных слоях почвы. Средняя глубина залегания корневой системы ели при диаметре 26 см составляет 37 см. Более чем 90 % объема боковых корней сосны обыкновенной и ели располагаются в поверхностном слое почвы толщиной 20 см.

Между высотой пня h (см) и его диаметром dп (см) установлено следующее соотношение: для сосны h=19dп+4,7 (r=0,563, Sxy=2,5 см.); для ели h = 0,26dп+2,6 (r=0,601, Sху = 3,8 см), Сосновый пень обычно ниже, так как шейка корня из-за слаборазвитых боковых корней расположена ниже, чем у ели. При валке деревьев в зимнее время высота пня увеличивается из-за влияния снежного покрова.

Моторные пилы и валочные машины позволяют выполнять рез даже ниже теоретического расположения торцовой части пня, т. е. ниже наивысшей шейки корня. Однако, чем ниже пропил, тем больше трудностей возникает из-за закомелистости стволов, быстрого затупления рабочего органа пил, возрастания вероятности травмирования. Тем не менее там, где это возможно, при валке леса следует оставлять пни наименьшей высоты. Уменьшение высоты пня на 5 см позволяет вовлечь в сферу использования дополнительно 1 % сырья к объему заготовленной древесины.

На рисунке 2 показаны различные варианты заготовки пневой древесины, которые могут быть реализованы одновременно с заготовкой стволов. Дополнительное древесное сырье можно получить при валке дерева не только путем снижения высоты пня, но и спиливанием дерева заподлицо с землей, круговым движением пильного аппарата или клиновидным подпилом от кромки почвы. При сборе пневой и корневой древесины следует обязательно захватывать боковые корни. Если ограничиться только пневой частью, то потери составят у сосны половину, у ели до двух третей потенциального сырья.

варианты заготовки пневой древесины одновременно со стволовой

Рисунок 2 - Варианты заготовки пневой древесины одновременно со стволовой

Рассматривая показанные на рисуноке 2 способы, следует отметить наибольшую практическую значимость снижения высоты пня при валке дерева. Три других способа вызывают контакт пильного аппарата с почвой, быстрое затупление инструмента и снижение производительности труда. Два последних способа связаны с сезонностью работ и возможностью повреждения ствола захватным устройством. Предпоследний способ наиболее эффективен при заготовке сосны. Способ заготовки стволов с корнями вызывает определенные трудности по всем технологическим фазам лесозаготовительного производства. Расположение корней перпендикулярно оси ствола затрудняет использование лесопогрузчиков, лесовозов, процессы складирования и другие операции на лесных складах. Неизбежно появление обломков стволов и загрязнение сортиментов. Поэтому заготовку стволов и пнево-корневой древесины целесообразно производить раздельно.

Объем и сухая масса неокоренной пнево-корневой древесины сосны и ели, включая корни диаметром более 5 см, приведены в таблице 1. Подсчет сухой массы пневой древесины m (кг) производился из экспериментально найденной зависимости ее от диаметра пня (в см) для сосны m=0,039dп2-2 (r=0,92, Sху = 8;2 кг); для ели m = 0,051 dп2-7 (r=0,95, Sхy=9,1 кг).

Таблица 1 - Объем и сухая масса неокоренной пнево-корневой древесины

Диаметр пня

Диаметр на высоте 1,3 м,

D1,3, см

Сосна

Ель

Масса, кг

Объем, м3

Масса, кг

Объем, м3

16

12,0

8

0,017

6,1

0,014

18

13,5

10,6

0,022

9,5

0,022

20

15,0

13,6

0,029

13,4

0,031

22

16,5

16,9

0,036

17,7

0,041

24

18,0

20,5

0,043

22,4

0,052

26

19,5

24,4

0,051

24,5

0,064

28

21,0

28,6

0,060

33,0

0,077

30

22,5

33,1

0,070

38,9

0,090

32

24,0

37,9

0,080

45,2

0,105

34

25,5

43,1

0,091

52,0

0,121

36

27,0

48,5

0,102

59,1

0,137

38

28,5

54,3

0,0115

66,6

0,155

40

30,0

60,4

0,127

74,6

0,173

42

31,5

66,8

0,141

83,0

0,193

44

33,0

73,5

0,155

91,7

0,213

Данные таблицы и приведенные уравнения справедливы для диаметров пня от 15 до 45 см. Для лиственных пород древесины рекомендуется использовать величины, относящиеся к сосне.

Достаточно точный подсчет потенциальных ресурсов пневой и корневой древесины на лесосеке можно получить, зная состав насаждений и распределение средних диаметров деревьев. Подсчитать реальные ресурсы пневой и корневой древесины возможно только ориентировочно. Согласно отраслевой методике определения объемов вторичных материальных ресурсов в лесной и деревообрабатывающей промышленности пни составляют 2-3 % объема заготовляемой древесины, корни 11 % от объема ствола дерева.

По методике финских исследователей, для сбора пнево-корневой древесины рекомендуются участки сплошных рубок с объемом стволовой древеcины не менее 300 м3. На таком участке теоретически можно собрать 60 - 75 м3 пневой древесины, т. е. 20-25%. Из этого количества условно пригодно для сбора 75% сырья. Не все участки сплошных рубок можно использовать для сбора пнево-корневой древесины. Считаются пригодными только 75 % таких участков. Потери древесины при уборке пней и корней составляют 10 %.

Качество пнево-корневой древесины характеризуется плотностью, содержанием коры, экстрактивных веществ и минеральных примесей, свойствами волокон. Значения этих показателей, по исследованиям П. Хаккила, приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристика качества пнево-корневой древесины

Часть пнево-корневой системы

Плотность, кг/м3

Содержание коры, %

Смолистые вещества

Кг/м3

%

Сосна

Корни диаметром, см

5-10

457

11,0

23,3

5,1

10-20

472

10,1

21,2

4,5

20 и более

478

9,5

38,7

8,1

В среднем

469

10,3

26,2

5,6

Пень

476

10,7

43,3

9,1

В среднем

473

10,4

35,5

7,5

Ель

Корни диаметром, см

5-10

467

15,5

11,7

2,5

10-20

456

11,8

10,9

2,4

20 и более

439

11,1

12,3

2,8

В среднем

452

12,5

11,8

2,6

Пень

394

9,3

11,0

2,8

В среднем

432

11,5

11,2

2,6

Плотность пнево-корневой древесины выше, чем стволовой: у сосны на 17%, у ели на 7%. Среднее значение плотности составляет у сосны 473, у ели 432 кг/м3. Наибольшая плотность отмечена в древесине соснового пня, которая в корнях постепенно снижается с уменьшением диаметра. В еловых пнях изменение плотности иное. Древесина пня здесь имеет более низкую плотность, чем древесина корней. В самих корнях плотность древесины возрастет с уменьшением диаметра.

Коры в пневно-корневой древесине содержится больше, чем в стволовой, однако различие сравнительно невелико. Процентное содержание коры в свежей шито корневой древесине составило у сосны 10,4, у ели 11,5 %. Более высокое содержание коры наблюдается в тонких корнях. Часть коры при разделке, транспортировке и хранении отделяется тем больше, чем длительнее срок хранения.

Свежая пнево-корневая древесина отличается от стволовой большим содержанием смолистых веществ, что влияет и на плотность древесины. Так, а балансовой древесине сосны содержится в среднем 3,5 %, у ели 1,6 % смолистых веществ. Пнево-корневая древесина содержит значительно большее количество смолистых веществ, которое у сосны составляет 7,5 %, у ели 2,6 %. Наиболее высокое содержание смолистых веществ наблюдается в пнях и толстых корнях. В каждом кубометре древесины соснового пня содержится 43,3 кг смолистых веществ, а в тонких корнях 21,2-23,3 кг. В пнево-корневой древесине ели содержится сравнительно небольшое количество смолистых веществ-11,2 кг/м3, а различие между пнем и корнями незначительное.

Повышенная плотность пнево-корневой древесины объясняется особенностями ее морфологической структуры. В ней наблюдается значительное развитие крени или "сжатой" древесины. Внешние физические воздействия ветровых и гравитационных сил приводят к усиленному эксцентричному росту ствола в основании. На поперечном срезе заметны более широкие годичные кольца креневой древесины темного цвета. Клетки такой древесины не прилегают плотно друг к другу, образуя характерные просветы. Значительно чаще креневая древесина развивается в корнях.

Свойства волокон пневой древесины отличаются от свойств волокон стволовой. Длинные волокна чаще встречаются в тонких частях корней, которые из-за малого диаметра не собирают. В пригодной для сбора пнево-корневой древесине хвойных пород волокна короче, чем в древесине ствола. Так, в древесине соснового пня средняя длина волокна составляет 2,6 мм, в древесине ствола 3,5 мм. Волокна креневой древесины, как правило, короче.

Основными потребителями пнево-корневой древесины являются лесохимические канифольно-экстракционные заводы, традиционно перерабатывающие свежие сосновые пни, корни и пневый осмол. Широкое использование пнево-корневая древесина может найти в производстве древесноволокнистых и древесностружечных плит, цементно-древесных материалов, сульфатной древесной массы в целлюлозно-бумажной промышленности. Во всех перечисленных производствах пнево-корневая древесина в начальной стадии технологии подвергается измельчению в щепу.

К недостаткам пнево-корневой древесины как технологического сырья относятся: наличие в ней пороков строения (наклона волокон, крени и свилеватости); разнообразие форм и размеров кусков древесины; сложность окорки; значительная засоренность минеральными примесями и даже камнями, которые нередко зарастают в корнях. Из такой древесины сложно получить щепу высокого качества, изготовление которой требует дополнительных затрат на очистку сырья [3, с. 5-11].

Похожие статьи




Дополнительное древесное сырье. Пни и корни - Комплексное использование древесины

Предыдущая | Следующая