способ формирования и подготовки внешних отвалов и карьерных выемок для биологической рекультивации

Формула изобретения

Способ формирования и подготовки внешних горных отвалов и карьерных выемок для биологической рекультивации, включающий валовую или селективную отсыпку вскрышных пород, устройство экранирующих слоев, грубую и чистовую планировку поверхности отвалов, выполаживание или террасирование откосов, покрытие техногенной поверхности плодородным слоем, предпосевную обработку, противоэрозийную организацию территории, отличающийся тем, что формирование отвала на полную высоту производят одновременной отсыпкой на южной части карьера, начиная с западной и заканчивая восточной, с 20-100-метровыми широкими безуклонными отбортованными террасами с ливневыми водосбросами со стороны карьера как его продолжение и в 3-6 раз уже, с уклоном к телу отвала, с противоположной стороны отвала, при этом нулевую террасу располагают на дневной поверхности борта карьера, на которую складируют снимаемый гумусный слой почвы с расчетной территории отвала, с одновременным орошением укладываемой породы растворами глинистых, пирогенных конгломератов и других вскрышных пород в дренажных и сбросных водах обогатительных фабрик, при этом корнеобитаемый слой отвалов и террас формируют водным раствором снятого грунта, биологически активных вскрышных пород, биодинамических препаратов и других компонентов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, к открытым разработкам угольных месторождений, в частности к рекультивации техногенных территорий, преимущественно в засушливых степных зонах средней Сибири. Существующие технологии добычи каменного угля открытым способом сопровождаются образованием от 3 до 6 тонн твердых отходов на 1 тонну добычи угля, которые идут в отвалы и в течение десятилетий отработки карьера являются источником загрязнения окружающей среды, так как эрозия и дефляция отвалов распространяет свое губительное воздействие на площади, превышающие площади самих карьеров в десятки раз. В результате производства горных работ промышленные стоки сбрасываются в поверхностные водоисточники или на рельеф местности, изменяя установившийся гидрологический баланс региона. Предусмотренные ГОСТами (17.5.3.04-83-17.5.02-85 и др.) общие требования к рекультивации земель, при их безусловном выполнении, дают возможность снизить пагубное воздействие угледобывающего производства на компоненты окружающей среды. Однако выполнение этих требований затратно и длительно во времени. По этой причине рекультивация техногенных территорий ведется по сокращенной программе, после полной отработки карьера, в основном валовым формированием отвалов с последующим выполаживанием и подготовкой площадей под самозарастание. В засушливых условиях средней Сибири процесс самозарастания горных отвалов, усложненных горением вмещающих пород, длится десятилетиями, нанося непоправимый вред окружающей среде.

Разработанные А.М.Бурыкиным и Ю.В.Сокольниковым приемы борьбы с эрозионными процессами на отвалах дают возможность, комплексно используя все рекомендации, снизить степень деградации природы в техногенных зонах (программа и методика изучения техногенных биогеоценозов. М., «Наука», 1978, с.166-179). Но они малопригодны для биологической рекультивации в степных, засушливых регионах.

Наиболее близким к изобретению является способ рекультивации земель, нарушенных открытыми горными работами (изобретение № 4807803/30(22), 29.03.90, БИ № 12, 1991 г.), предусматривающий создание мощного культурного слоя на отвалах, состоящего из гумусного почвенного слоя и подстилающих пород. Однако и это техническое решение не дает возможности комплексного энергосберегающего решения проблемы экологической безопасности открытых горных производств в засушливых регионах угледобычи. Сухость климата, не более 250-270 мм осадков в год, и весенние суховеи не дают возможности даже в случае выполнения всех предусмотренных ГОСТами технологических приемов технической рекультивации добиться удовлетворительных результатов в биологической рекультивации. Так как выположенные площади вершин отвалов и особенно южные склоны, засеянные травами и засаженные кустарниками и деревьями, иссушаются высокой солнечной радиацией и весенними суховеями.

Предлагается способ формирования и подготовки внешних горных отвалов и карьерных выемок для биологической рекультивации в засушливых зонах открытой угледобычи. Сущность изобретения состоит в том, что для накопления зимних осадков, снижения солнечной радиации и ветровой нагрузки в весенний период отвал формируется на южной части карьера, начиная с западной и заканчивая восточной, одновременной отсыпкой с широкими 20-100 м безуклонными отбортованными террасами с ливневыми водосбросами со стороны карьера, как его продолжение, при этом нулевая терраса располагается на дневной поверхности, на которую складируется снимаемый гумусный слой почвы с расчетной территории отвала. Противоположная сторона отвала формируется террасами шириной в 3-6 раза уже с уклоном к телу отвала. Отсыпку отвала ведут одновременно с орошением укладываемой породы растворами глинистых, пирогенных конгломератов и др. вскрышных пород в дренажных и сбросных водах обогатительных фабрик. При этом корнеобитаемый слой отвалов и террас формируется водными растворами биологически активных вскрышных пород, грунта снятого с площади отвода для отвала, биодинамических препаратов и других компонентов.

Изобретение реализуется следующим образом. Используя предлагаемый способ как технические условия проекта отработки угольного карьера в части рекультивации техногенных территорий, определяются объемы производства угля и вскрышных пород. Рассчитывается нормативное отчисление на рекультивацию с накоплением средств на субсчете предприятия и формируется подразделение по рекультивации техногенных территорий и сдачи их землевладельцу. Подразделение оснащают насосными дозирующими станциями с системой трубопроводов, погрузочными и транспортными средствами, лабораторией и др. оборудованием, производят весь комплекс предусмотренных проектом работ, включающий одновременную отсыпку отвальных ярусов в западной части отрабатываемого карьера на проектную высоту, и формируют все его террасы. Отсыпка проводится по заданному профилю традиционным одновременным или иным методом и по мере отработки карьера охватывает его южную и восточную стороны. Для снижения осадочных явлений в отвалах и самовозгорания, а также вторичного подтягивания токсичных растворов к поверхности отвала в тело отвала одновременно закачивают насосной станцией раствор глиносодержащих, пирогенных конгломератов и др. вскрышных пород. Создание корнеобитаемого пространства на поверхности техногенных территорий производят водным раствором биологически активных вскрышных пород, снятого грунта, биодинамических препаратов и других компонентов, закачивая его насосной станцией на поверхности отвала и террас. К завершению отработки карьера, через 20-25 лет, северо-западные части отвала и карьерной выемки не будут представлять угрозы для окружающей среды.

Исследования способа, проведенные институтом на полигонах угольных разрезов Хакасии, и предварительные расчеты подтверждают возможность его использования в засушливых зонах угледобычи. Способ дает возможность снизить в 5-7 раз затраты и на 10-15 лет время рекультивации техногенных территорий, уменьшив при этом до допустимого уровня техногенное воздействие на компоненты окружающей среды.