способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых

Формула изобретения

1. Способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, включающий раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные отвалы почвы, отличающийся тем, что почвенные группы укладывают периодично до высоты отвала 2,5 м при выполаживании бортов отвала 25-35°, причем нижняя часть группы толщиной 15-20 см - малоплодородная вскрышная порода, средняя часть группы толщиной 10-12 см укладывается естественным рыхлителем с размером фракций не более 10 мм, и верхняя часть группы заполняется органическим удобрением, например, сапропелем влажностью не более 50% мощностью 5-7 см.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве естественного рыхлителя используются нетоксичные отходы металлургического производства фракционным составом не более 10 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического удобрения используют торф.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам биологической рекультивации отвалов нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, а также при строительстве инженерных сооружений и коммуникаций.

Известен способ рекультивации почвы загрязненной нефтью и/или нефтепродуктами (патент РФ № 2240877, МПК B09C 1/00, МПК C05F 3/00, 2003 г.), включающий стадии перемешивания почвы, загрязненной нефтью и/или нефтепродуктами, с птичьим пометом, органическими отходами и древесными отходами, при следующем соотношении компонентов, мас.%: загрязненный грунт от 45 до 72%, птичий помет 15-40%, органические отходы 3-8% и древесные отходы 9-27%; компостирования в течение периода не менее 10 месяцев и буртования с последующим выдерживанием в течение периода не менее 10 месяцев. Недостатком данного способа является длительный процесс получения удобрения подходящего состава.

Известен способ освоения земель, нарушенных открытыми разработками месторождений (патент РФ № 2289695, МПК E21C 41/32, 2006 г.), заключающийся в том, что после выработки карьерного поля производят закрытие каждого из карьеров армоконструкциями, выполненными в виде рукавов из геосинтетического материала и наполненными измельченными строительными отходами, при этом концы рукавов зашиты. Армоконструкции укладывают последовательно, вплотную друг к другу. Поверху армоконструкций отсыпают дренирующий слой, затем слой из вскрышных пород и, наконец, слой из потенциально плодородного грунта с последующим залужением его многолетними травами, кустарниками и деревьями. Недостатком данного метода является низкое плодородие полученного слоя и воздействие ветровой эрозии на данную конструкцию.

Известен способ рекультивации нарушенных земель (патент РФ № 2374447, МПК E21C 41/32, 2008 г.), принятый за прототип, включающий в себя раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, выработку карьера, закладку выработанного пространства строительными отходами, близкими по своему составу к природным материалам, послойно, с уплотнением каждого слоя строительных отходов уплотняющими машинами и механизмами. При этом почвенный слой и вскрышные породы транспортируют во временные ленточные отвалы, расположенные у границ карьера на нерабочих бортах карьера. После отработки карьера, на его дно, начиная с его центра, укладывают строительные отходы. Затем на последний уплотненный слой строительных отходов сваливают вскрышные породы, сохраняя холмистую поверхность отвала. После полной закладки выработанного пространства карьерного поля срезают верхние части гребней отвалов вскрышных пород, а в понижениях между ними помещают почвенный слой, кроме того, поверхности срезанных гребней обрабатывают вяжущим материалом и проводят ручную посадку саженцев деревьев.

Недостатком данного способа является сложность исполнения и необходимость дополнительной обработки вяжущим материалом и проведение локальной биологической рекультивации.

Техническим результатом изобретения является снижение трудозатрат и пыления отвалов карьера, использование полученной смеси как на месте, так и возможность ее переноса на различные расстояния.

Технический результат достигается тем, что способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений, включающий раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные отвалы почвы, согласно изобретению, почвенные группы укладывают периодично до высоты отвала 2,5 м, при выполаживании бортов отвала 25-35°, причем нижняя часть группы толщиной 15-20 см - малоплодородная вскрышная порода, средняя часть группы толщиной 10-12 см укладывается естественным рыхлителем с размером фракций не более 10 мм и верхняя часть группы заполняется органическим удобрением, например, сапропелем влажностью не более 50% мощностью 5-7 см.

Также технический результат достигается тем, что в качестве естественного рыхлителя используются нетоксичные отходы металлургического производства фракционным составом не более 10 мм.

Также технический результат достигается тем, что в качестве органического удобрения используется торф.

Способ заключается в выполнении следующих мероприятий, представленных на Фиг.1 и Фиг.2:

1. В качестве малоплодородной глинистой почвы используется вскрыша карьера строительного карьера мощностью 15-20 см (1).

2. В качестве естественного рыхлителя используются нетоксичные отсевы карьера размером фракций не более 10 мм или нетоксичные отходы металлургического производства фракционным составом не более 10 мм и укладываются мощностью 10-12 см (2).

3. В качестве органического удобрения используется добытый с помощью земснаряда или другим методом сапропель (или торф) мощностью 5-7 см (3).

4. 1-3 пункты повторяются до достижения буртов высотой 2,5 м.

5. Под силами гравитации и естественного дождевания через 9 месяцев формируется биопродуктивная смесь (представлено на Фиг.2).

6. Полученная смесь используется для проведения биологического этапа рекультивации.

При естественном дождевании и действии сил гравитации происходит проникновение сапропеля (торфа) между фракциями отсева и заполнение пустот (Фиг.2), что изменяет механические свойства созданной почвы: увеличивает поглотительную способность пахотного слоя и уменьшает его водопроницаемость. Также сапропель имеет свойство склеивать мелкодисперсную минеральную составляющую почвы, что позволяет предохранять образовавшуюся почву от воздействия водной и ветровой эрозии.

Возможна добыча сапропеля со дна пресных водоемов или торфа с близлежащих болот с использованием земснаряда и транспортировка к месту рекультивации.

Например, в качестве глинистой неплодородной почвы использовались палыгорскитовые глины (карьер ОАО «Афанасьевский карьер» г.Воскресенск).

Например, в качестве естественного рыхлителя использовался отсев с гранитного карьера, обладающий следующим гранулометрическим составом (таблица № 1):

Таблица 1
Размер фракции, мм	Количество, %
<0,071	10
0,071<0,14	6
0,14<0,25	9
0,25<0,63	16
0,63<1,6	23
1,6<2,5	16
2,5	20

Использование полученной компостированной почвы рационально уже после 9 месяцев буртования как и в месте создание почвенного отвала, так и на всей поверхности необходимых для проведения рекультивации площадей.

Использование данного способа для восстановления биопродуктивности глинистых почв позволяет повысить плодородие малоплодородных почв либо потенциально плодородных почв с глинистыми включениями, при этом повысить защиту рекультивируемых земель от ветровой эрозии.