RU2643038C1 - Способ рекультивации хвостохранилищ - Google Patents
Способ рекультивации хвостохранилищ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2643038C1 RU2643038C1 RU2017120638A RU2017120638A RU2643038C1 RU 2643038 C1 RU2643038 C1 RU 2643038C1 RU 2017120638 A RU2017120638 A RU 2017120638A RU 2017120638 A RU2017120638 A RU 2017120638A RU 2643038 C1 RU2643038 C1 RU 2643038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reclamation
- stage
- soil
- carried out
- substrate
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 241000380130 Ehrharta erecta Species 0.000 claims abstract description 10
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims abstract description 7
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000009331 sowing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002362 mulch Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 40
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 10
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 241000508723 Festuca rubra Species 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 231100000208 phytotoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000000885 phytotoxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 2
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 2
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 2
- 241000743987 Alopecurus pratensis Species 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000746983 Phleum pratense Species 0.000 description 1
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000152045 Themeda triandra Species 0.000 description 1
- 241000656145 Thyrsites atun Species 0.000 description 1
- WZLMXYBCAZZIRQ-UHFFFAOYSA-N [N].[P].[K] Chemical compound [N].[P].[K] WZLMXYBCAZZIRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000010430 carbonatite Substances 0.000 description 1
- 208000018747 cerebellar ataxia with neuropathy and bilateral vestibular areflexia syndrome Diseases 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- ZADYMNAVLSWLEQ-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-);silicon(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Mg+2].[Si+4] ZADYMNAVLSWLEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000003895 organic fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000004162 soil erosion Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000008542 thermal sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
- A01B79/00—Methods for working soil
- A01B79/02—Methods for working soil combined with other agricultural processing, e.g. fertilising, planting
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для изоляции поверхностей хвостохранилищ, слагающихся из токсичных отходов, с целью восстановления нарушенных земель. Способ включает проведение в первый год технического этапа рекультивации путем создания изоляционного дренажного слоя, нанесение искусственного субстрата, а на второй год после усадки искусственно-созданного грунта проводят биологический этап рекультивации, производят подсыпку искусственного субстрата и посев семян травосмеси многолетних низовых злаков. На техническом этапе формируют песчано-гравийную прослойку, затем укладывают геосинтетический материал, наносят искусственно-созданный субстрат, изготовленный из плодородного грунта, включающий сапропель, активный ил и старику, а биологический этап рекультивации осуществляют посевом семян травосмеси многолетних низовых злаков и вносят природную древесную мульчу методом гидропосева. Способ рекультивации хвостохранилищ помогает минимизировать ресурсные затраты на проведение работ и высокую эффективность данного способа, которая подтверждена результатами пылевых и лабораторных исследований. 1 ил., 4 табл.
Description
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для изоляции поверхностей техногенных массивов, например хвостохранилищ, слагающихся из токсичных отходов, с целью восстановления нарушенных земель.
Известен способ предотвращения загрязнения окружающей среды токсичными и радиоактивными веществами (патент РФ №2168223, опубл. 20.03.2001 г.), заключающийся в последовательной засыпке гидрофобизированным природным грунтом толщиной, достаточной для исключения капиллярного подъема жидкости на открытых хранилищах радиоактивных отходах. При этом гидрофобизацию грунта осуществляют обработкой его раствором гудрона в органическом растворителе. Слой гидрофобизированного грунта составляет 3-5 см. Недостатками данного способа являются применение нефтепродуктов, которые подавляют рост и развитие растительных организмов, высокая термическая чувствительность гудрона, размягчение при высоких температурах и хрупкость при низких, а также неудовлетворительные показатели его механических характеристик и склонность к старению.
Известен способ консервации и изоляции техногенных месторождений (патент РФ №2547869, опубл. 10.04.2015 г.), заключающийся в приготовлении гидроизоляционной смеси, содержащей отходы полиэтилена, укладке ее на поверхность хранилища, нанесении на остывшую поверхность дренажного слоя из крупнозернистого материала, далее наносят на поверхность слой мятой глины 0,2- 0,4 м и уплотнение, укладку гидроизоляционной смеси на подготовленную поверхность осуществляют экструзивно при температуре 180-200°С полосами шириной 2-2,5 м с взаимным перекрытием на 0,15-0,2 м, указанный дренажный слой наносят толщиной 0,1-0,15 м, а гидроизоляционная смесь содержит в качестве отходов полиэтилена - отходы полиэтилена высокого и низкого давления, и дополнительно - полиизобутилен и газовую сажу. Недостатком данного способа является потенциальная опасность высвобождения вредных веществ при нагревании отходов полиэтилена, большая энергоемкость приготовления гидроизоляционной смеси, а также трудоемкость и многостадийность процесса.
Известен способ создания почвенно-растительного покрова при рекультивации нарушенных земель (патент РФ №2484613, опубл. 20.06.2013 г.), заключающийся во внесении на поверхность грунта отходов, минеральных удобрений и посев многолетних трав. При этом на поверхность грунта наносят отходы горнодобывающей промышленности слоем не менее 5 см, содержащие кальцит и/или гидросиликат магния. В качестве отходов горнодобывающей промышленности используют также карбонатитовые отходы, или отсев оливинитовой руды, или серпентинитомагнезит. Вносят комплексные удобрения N70P70K70, затем слоем до 1 см рассыпают вспученный вермикулит с гранулами до 4 мм, проводят посев смеси семян многолетних растений, поливают водой и покрывают полимерной пленкой, которую удаляют на 5-7-й день. В качестве семян многолетних растений используют овсяницу красную, тимофеевку луговую, кострец безостый, волоснец песчаный в количестве 50-100 г/м2. Полив водой проводят из расчета 5 л/м2. Недостатками данного способа являются трудность формирования экранирующего и плодородного слоя, из-за применения вермикулита, обладающего высоким коэффициентом водопоглощения, а также малая мощность экранирующего слоя, которое обеспечит проникновение корневой системы в загрязненный грунт, тем самым приведет к остановке роста и развития растений.
Известен способ рекультивации хвостохранилищ в условиях Субарктики (патент РФ №2571346, опубл. 20.12.2015 г.), принятый за прототип, заключающийся в создании изоляционного дренажного слоя из скальных пород, щебня и гравия (подложка). Затем наносят искусственный слой (субстрата), состоящий из речного песка, почвы и опилок, гранулированного шлака, угольного порошка, торфа и кека с последующим перемешиванием поверхностного слоя фрезерованием и его последующим прикатыванием. На второй год после усадки искусственного грунта проводят подсыпку субстрата и биологическую рекультивацию путем высаживания древесно-кустарниковой растительности и посева семян травосмеси многолетних низовых злаков разбросным способом с одновременным внесением азотно-фосфорно-калийных удобрений. Недостатками данного способа являются трудоемкость формирования изоляционного дренажного слоя и искусственного слоя (субстрата), ресурсоемкость способа при применении данного способа рекультивации больших территорий; капиллярный подъем загрязняющих веществ и их проникновение в искусственный слой (субстрат). Изоляционный дренажный слой из скальных пород, щебня и гравия (подложка) первое время будет препятствовать капиллярному подъему загрязняющих веществ, однако вымывание искусственного слоя (субстрата) осадками вскоре приведет к засорению гранулированного материала, и капиллярный подъем возобновится.
Техническим результатом изобретения является использование повсеместно доступных экологически чистых естественных материалов, подбор параметров изолирующего и плодородного слоя и минимизация ресурсных затрат на проведение работ по защите наносимого плодородного слоя от фитотоксичных отходов обогащения хвостохранилища.
Технический результат достигается тем, что на техническом этапе формируют песчано-гравийную прослойку фракцией от 2 до 5 мм и мощностью от 10 до 15 см, затем укладывают геосинтетический материал плотностью от 160 до 180 г/м2 и толщиной от 2 до 4 мм, наносят искусственно-созданный субстрат, изготовленный из плодородного грунта, включающий сапропель, активный ил и старику в соотношении: 60:20:10:10 мощностью от 10 до 15 см, а биологический этап рекультивации осуществляют посевом семян почвозадерняющих трав с нормой высева от 40 до 70 кг/га и вносят природную древесную мульчу с удельным расходом от 1100 до 1300 кг/га методом гидропосева.
Способ рекультивации хвостохранилищ поясняется следующей фигурой:
фиг. 1 - схема нанесения рекультивационных слоев на искусственную дамбу хвостохранилища, где:
1 - хвостовые отложения;
2 - песчано-гравийная прослойка;
3 - геосинтетический материал;
4 - искусственный субстрат;
5 - семена почвозадерняющих трав.
Способ осуществляется следующим образом. В первый год проводят технический этап рекультивации хвостовых отложений 1 (фиг. 1), который включает в себя выполнение планировочных работ с использованием бульдозеров из парка машин предприятия.
После проведения грубой и чистовой планировки на окончательно выровненную площадку осуществляется доставка песчано-гравийной смеси 2 фракцией 2-5 мм. Нанесение и распределение песчано-гравийной смеси мощностью 10-15 см производится при помощи бульдозеров.
Для полного разрыва капиллярных связей с хвостовыми отложениями 1 на спланированную поверхность укладывают нетканый иглопробивной геосинтетический материал 3 толщиной 2-4 мм, плотностью от 150 до 450 г/м2.
В дальнейшем осуществляется нанесение искусственного субстрата 4 мощностью 10-15 см, изготовленного из потенциально-плодородного грунта, сапропеля, активного ила и старики в соотношении 60:20:10:10%.
Перемешивание и крошение нанесенного слоя искусственного субстрата на рекультивируемую поверхность осуществляется методом фрезерования, что улучшает водный, воздушный и тепловой режим грунта и активизирует микробиологические процессы в ней.
Во второй год после усадки искусственно-созданного капилляропрерывающего слоя и искусственного субстрата проводят подсыпку искусственного субстрата и биологический этап рекультивации. Для предотвращения разрушения созданного субстрата на поверхности хвостохранилища под действием процессов водной и ветровой эрозии необходимо закрепить рекультивируемую поверхность гидропосевом с использованием семян почвозадерняющих трав 5.
Способ поясняется следующими примерами. В качестве объекта исследования выбрана территория осушенных и законсервированных хвостохранилищ в г. Мирный, Республики Саха (Якутия), поверхность которой не подвергается естественному зарастанию.
В начале исследований для определения пригодности отходов обогащения к биологической рекультивации, отобраны пробы и выполнен агрохимический анализ.
Элементный состав хвостов определен рентгенофлуоресцентным методом лабораторным оборудованием «ThermoFisherScientific ARL 9900 WorkStation».
Согласно элементному составу основная часть отходов обогащения представлена оксидами кремния, магния, алюминия и кальция и практически не насыщена органическим веществом.
Оценка общей концентрации растворенных солей в отобранных пробах выполнена методом жидкостной хроматографии оборудованием «Shimadzu LC-20».
По результатам анализа определен тип засоления - сульфатно-хлоридный, а по процентному содержанию сульфатов и хлоридов степень - сильнозасоленная.
В результате проведенных анализов проб установлена совокупность свойств нарушенных земель, обусловливающих непригодность хвостов обогащения к биологической рекультивации. Засоление приводит к созданию в почве низкого водного потенциала, поэтому поступление воды в растение сильно затрудняется. Также вредное влияние высокой концентрации солей связано с повреждением мембранных структур, вследствие чего возрастает ее проницаемость, теряется способность к избирательному накоплению веществ.
Если произвести рекультивацию путем нанесения плодородного слоя из почвосмесей на поверхность хвостохранилища, то в растениях накопятся фитотоксичные элементы, содержащиеся в хвостах, что приостановит рост и развитие растений и в конечном счете приведет к их гибели. Эффективным вариантом решения проблемы в данном случае является укладка геосинтетического материала на поверхность хвостохранилища с формированием песчаной прослойки перед нанесением плодородного слоя почвы. Предлагаемое решение позволяет изолировать засоленную поверхность хвостохранилища, а также пресечь капиллярный подъем и миграцию минерализованных вод в верхние слои почвы, тем самым добиваясь создания условий, необходимых для успешного восстановления экосистемы.
В первый год проводят технический этап рекультивации поверхности хвостохранилища, который включает в себя выполнение планировочных работ с использованием бульдозеров из парка машин предприятия. Направление движения бульдозера должно быть по возможности прямолинейным.
Грунт срезают на повышениях и перемещают в пониженные места хвостохранилища, такие как овраги, ямы и траншеи. При этом на отвале должно находиться некоторое количество грунта, но не более половины возможной загрузки, так как при большем количестве грунта трудно регулировать глубину резания.
После проведения грубой и чистовой планировки на окончательно выровненную площадку осуществляется доставка песчано-гравийной смеси фракцией 2-5 мм автосамосвалами с ближайшего месторождения-карьера. Нанесение и распределение гранулированного материала мощностью 10-15 см производится при помощи бульдозеров. Созданный капилляропрерывающий слой из гранулированного материала будет препятствовать капиллярному подъему минерализованной воды, однако со временем вымывание плодородного слоя грунта осадками приведет к заиливанию гранулированного материала, уменьшению средневзвешенного размера пор и, как следствие, капиллярный подъем возобновится.
Для полного разрыва капиллярных связей с токсичными грунтами хвостохранилища на спланированную поверхность укладывают нетканый иглопробивной геосинтетический материал толщиной 2-4 мм, плотностью от 150 до 450 г/м2.
Выбор материала проводился согласно «Рекомендациям по применению, геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог», были определены требования к геосинтетичнскому материалу в зависимости от цели его применения.
Основными показателями свойств геосинтетических материалов, необходимых для замедления процесса эрозии грунтов и предотвращения взаимопроникания материалов контактирующих слоев, являются: поверхностная плотность полотна, его прочность при растяжении, удлинение при растяжении, однородность по поверхностной плотности.
Для условий хвостохранилища ОФ №3 также необходимо учитывать: коэффициент фильтрации, диаметр пор материала, стойкость к воздействию низких температур, стойкость к воздействию кислот и щелочей, водостойкость, вес стандартного рулона, цена на материал.
Для сравнения отобраны основные, применяемые в России геосинтетические материалы торговых марок: «Стабитекс», тканный материал, изготовленный из полиамида; «Дорнит», нетканый иглопробивной материал из полипропилена; «Текспол», нетканый материал из полиэфира.
Была проведена сравнительная характеристика геосинтетических материалов и представлена в таблице 3.
По функциональным назначениям для проведения рекультивационных работ на хвостохранилище ОФ№3 необходим геосинтетический материал со следующими показателями свойств: поверхностная плотность 300 г/м2; прочность на растяжение не менее 5 кН/м; относительное удлинение при одноосном растяжении 60-120%; коэффициент фильтрации 100 м/сут; диаметр пор 60-120 мкм; хорошая водоустойчивость, морозостойкость, устойчивость к агрессивной среде; низкая закупочная цена.
Наиболее подходящим по вышеперечисленным показателям является геотекстиль марки «Дорнит». Материал не подвержен горению, не гниет и не плесневеет, стоек к воздействию различных химических веществ, а также грибковых образований. «Дорнит» имеет структуру, обеспечивающую прочность, а также хорошие фильтрующие свойства, что позволяет использовать такой материал в различных сферах.
Нетканый геотекстиль «Дорнит» расправляется и укладывается по длине участка продольно или поперечно относительно оси насыпи. Раскатку рулона полотна на объекте выполняют вручную втроем с поэтапным закреплением материала на основании грунта анкерами. После каждого этапа раскладки рулона необходимо выравнивать материал, делать небольшое натяжение и крепить полотна между собой и к грунту. Каждое следующее полотно укладывается с перекрытием предыдущего на 0,3-0,5 с целью обеспечения непрерывности текстильного слоя.
Скрепление полотен геотекстиля между собой может осуществляться сварным методом или сшивным соединением встык. Крепление материала к грунтовому основанию осуществляется при помощи анкеров, которые устанавливаются через каждые 1,5-2 метра полотна на ширине перекрытия.
В дальнейшем осуществляется нанесение искусственного субстрата мощностью 10-15 см, изготовленного из потенциально-плодородного грунта, сапропеля, активного ила и старики в соотношении 60:20:10:10%. Доставка активного ила осуществляется с местной станции биологической очистки, сапропель с близ лежащей реки Ирелях, а доступность старики - сухой прошлогодней травы, обусловлена возможностью ее сбора на зарастающих отвалах и луговых площадках. Применение старики способствует задерживанию влаги в летний сезон, служит защитным слоем от морозов и ветров, а при гниении является источником питательных веществ; активный ил - имеет большое содержание биогенных элементов, особенно богат азотом и фосфорным ангидридом; сапропель - единственное органическое удобрение, применяемое для коренного улучшения почв.
Доставка субстрата на поверхность хвостохранилища осуществляется автосамосвалами, планирование созданного субстрата - бульдозерами.
Перемешивание и крошение нанесенного слоя субстрата на рекультивируемую поверхность осуществляется методом фрезерования, что улучшает водный, воздушный и тепловой режим грунта и активизирует микробиологические процессы в ней.
Во второй год после усадки искусственно-созданного капилляропрерывающего слоя и искусственного субстрата проводят подсыпку искусственного субстрата и биологический этап рекультивации. Для предотвращения разрушения созданного субстрата на поверхности хвостохранилища под действием процессов водной и ветровой эрозии необходимо закрепить рекультивируемую поверхность гидропосевом многолетних трав. При механизированном гидропосеве приготавливают взвесь семян и древесных волокон. Под мульчей хорошо сохраняется влага и почвы не перегревается, что создает оптимальные условия для роста и развития растений. На 1 га площади отвалов расходуется от 1200 кг древесных волокон и около 6000 литров воды с нормой высева многолетних злаковых трав, характерной для таежных почв - 70 кг/га. Для эксперимента были подобраны семена многолетних растений, наиболее пригодных для биологической рекультивации в зависимости от их биологических свойств, природно-климатических условий района и состава хвостов обогащения. В качестве тест-культуры была выбрана травосмесь следующего состава:
- полевица побегоносная, 10%
- мятлик луговой, 30%
- щучка дернистая, 10%
- овсяница красная, 20%
- кострец безостый, 20%
- лисохвост луговой, 10%.
За посеянными многолетними травами необходимо проводить наблюдение и осуществлять ежегодную подкормку в течение 3 лет комплексным удобрением 100 кг/га. В результате проведения рекультивации образуется плотная дернина, формируется устойчивый растительный покров на искусственном субстрате, который препятствует развитию эрозийных процессов.
Для проверки эффективности предложенного варианта экранирования проведен комплекс лабораторных и полевых исследований, для обоснования того, что последовательная укладка песчаного капилляропрерывающего слоя и геосинтетического материала является наиболее эффективным решением для предотвращения подъема минерализованных вод в плодородный слой почвы и негативного воздействия на растительные организмы.
Для оценки эффективности предложенных вариантов экранирования проведен эксперимент в аккредитованном ЦКП Горного университета в течение 70 суток. В лабораторных условиях сформирован модельный грунт, а на поверхности посеяны семена подобранных многолетних трав. За высаженными растениями проводились наблюдения и фиксировались основные показатели: температура и влажность воздуха в помещении, внешний облик растения, темп роста и повреждения. По окончании эксперимента с поверхности моделей отобраны пробы для дальнейшего исследования.
Для проверки результатов, полученных в лабораторных условиях, был проведен полевой эксперимент. Заложены опытные площадки на поверхности хвостохранилища и произведен посев семян подобранных многолетних растений. Эксперимент проводился на протяжении 40 суток. В ходе эксперимента осуществлялся мониторинг климатических условий: скорость ветра, влажность, температура, интенсивность выпадения осадков, интенсивность солнечного излучения. За высаженными растениями проводились наблюдения и фиксировались основные показатели, а также внешний облик растения, темп роста и повреждения. По окончании эксперимента с поверхности моделей отобраны пробы для дальнейшего исследования
Эффективность экранирования определяется по минимальному содержанию хлорид-ионов и сульфат-ионов, мигрировавших в нанесенный плодородный слой, а также по обильности произрастания и интенсивности последующего развития, засеянных на плодородном слое многолетних трав.
В таблице 4 представлены основные значения концентраций хлорид-ионов и сульфат-ионов, мигрировавших в нанесенный плодородный слой, а также значения биопродуктивность используемого субстрата
Из таблицы 4 видно, что оптимальным вариантом последовательной укладки песчаного капилляропрерывающего слоя и геосинтетического материала является наиболее эффективным решением для предотвращения подъема минерализованных вод в плодородный слой почвы и предупреждения негативного воздействия на развитие растительных сообществ. Полученные в ходе исследования результаты позволили выбрать оптимальный вариант создания изолирующих экранов и использовать его в предложенном техническом решении, которое является перспективным для возвращения территории отчужденных земель в хозяйственный оборот.
Предлагаемый способ прост в исполнении, применяемый геосинтетический материал экологически безопасен и нейтрален к агрессивным средам, при этом устойчив к разнице температур в пределах от -60 до +100°С, что способствует поддержанию прочностных характеристик изолирующего материала. Используемый субстрат в качестве удобрения при биологической рекультивации легкодоступен и достаточно эффективен из-за высокого содержания органического вещества.
Способ рекультивации хвостохранилищ позволяет использовать выбранный метод повсеместно с доступными экологически чистыми естественными материалами, помогает минимизировать ресурсные затраты на проведение работ и обеспечивает высокую эффективность данного способа, которая подтверждена результатами пылевых и лабораторных исследований.
Claims (1)
- Способ рекультивации хвостохранилищ, включающий проведение в первый год технического этапа рекультивации путем создания изоляционного дренажного слоя, нанесение искусственного субстрата, а на второй год после усадки искусственно-созданного грунта проводят биологический этап рекультивации, производят подсыпку искусственного субстрата и посев семян травосмеси многолетних низовых злаков, отличающийся тем, что на техническом этапе формируют песчано-гравийную прослойку фракцией от 2 до 5 мм и мощностью от 10 до 15 см, затем укладывают геосинтетический материал плотностью от 160 до 180 г/м2 и толщиной от 2 до 4 мм, наносят искусственно-созданный субстрат, изготовленный из плодородного грунта, включающий сапропель, активный ил и старику в соотношении: 60:20:10:10 мощностью от 10 до 15 см, а биологический этап рекультивации осуществляют посевом семян травосмеси многолетних низовых злаков с нормой высева от 40 до 70 кг/га и вносят природную древесную мульчу с удельным расходом от 1100 до 1300 кг/га методом гидропосева.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017120638A RU2643038C1 (ru) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | Способ рекультивации хвостохранилищ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017120638A RU2643038C1 (ru) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | Способ рекультивации хвостохранилищ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2643038C1 true RU2643038C1 (ru) | 2018-01-30 |
Family
ID=61173390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017120638A RU2643038C1 (ru) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | Способ рекультивации хвостохранилищ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2643038C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703068C1 (ru) * | 2018-11-06 | 2019-10-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный научный центр "Владикавказский научный центр Российской академии наук" (ВНЦ РАН) | Способ рекультивации хвостохранилища |
| CN110476532A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-22 | 北京上水环境科技发展有限公司 | 一种适用于干旱地区矿山的生态修复方法 |
| CN111279832A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-06-16 | 王超 | 一种采煤塌陷地充填复垦方法 |
| RU2757792C1 (ru) * | 2021-03-10 | 2021-10-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | Способ рекультивации участков хранения бытовых отходов |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA14048A1 (ru) * | 1989-12-14 | 1997-04-25 | Дніпропетровський Гірничий Інститут | Способ рекультивации хвостохранилищ |
| RU2512171C2 (ru) * | 2010-01-11 | 2014-04-10 | Любовь Андреевна Иванова | Способ биологической рекультивации техногенно-нарушенных земель |
| RU2569582C1 (ru) * | 2014-08-12 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Способ рекультивации поверхности хвостохранилища, содержащего токсичные отходы, с использованием фототрофных бактерий |
-
2017
- 2017-06-13 RU RU2017120638A patent/RU2643038C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA14048A1 (ru) * | 1989-12-14 | 1997-04-25 | Дніпропетровський Гірничий Інститут | Способ рекультивации хвостохранилищ |
| RU2512171C2 (ru) * | 2010-01-11 | 2014-04-10 | Любовь Андреевна Иванова | Способ биологической рекультивации техногенно-нарушенных земель |
| RU2569582C1 (ru) * | 2014-08-12 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Способ рекультивации поверхности хвостохранилища, содержащего токсичные отходы, с использованием фототрофных бактерий |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703068C1 (ru) * | 2018-11-06 | 2019-10-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный научный центр "Владикавказский научный центр Российской академии наук" (ВНЦ РАН) | Способ рекультивации хвостохранилища |
| CN110476532A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-22 | 北京上水环境科技发展有限公司 | 一种适用于干旱地区矿山的生态修复方法 |
| CN111279832A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-06-16 | 王超 | 一种采煤塌陷地充填复垦方法 |
| RU2757792C1 (ru) * | 2021-03-10 | 2021-10-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | Способ рекультивации участков хранения бытовых отходов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Quinty et al. | Peatland restoration guide | |
| Blanco et al. | Principles of soil conservation and management | |
| RU2643038C1 (ru) | Способ рекультивации хвостохранилищ | |
| CN103073151A (zh) | 基于植物篱及多层渗滤塘的农业面源污染控制系统与工艺 | |
| US20080317553A1 (en) | Method for recycling of synthetic material containing waste | |
| Wang et al. | Biochar benefits carbon off-setting in blue-green infrastructure soils-A lysimeter study | |
| Laird | Soil survey of Island of Kosrae, Federated States of micronesia | |
| US20010053545A1 (en) | Compost blends for use in erosion control and methods related thereto | |
| CN112272984A (zh) | 一种滨岸带微生态环境修复体系及其构建方法 | |
| Orzeszyna et al. | Using of geocomposite with superabsorbent synthetic polymers as water retention element in vegetative layers | |
| CN109429605A (zh) | 一种盐碱地和沙化地治理方法 | |
| CN113396795A (zh) | 基于河湖底泥与磷矿固废的客土土层结构及制备方法 | |
| Yonkofski et al. | Water application for dust control in the central plateau: impacts, alternatives, and work strategies | |
| Blume et al. | Soil development and soil classification | |
| Hanks et al. | Protecting urban soil quality: examples for landscape codes and specifications | |
| Meuser et al. | Rehabilitation of soils in mining and raw material extraction areas | |
| Vishnudas et al. | Experimental study using coir geotextiles in watershed management | |
| Shillito et al. | Soil stabilization methods with potential for application at the Nevada national security site: A literature review | |
| RU2253225C1 (ru) | Способ мелиорации (варианты) | |
| Vushe et al. | Nitrate leaching in irrigated inorganic agriculture: a case study of Mashare commercial farm in Namibia, Okavango River Basin | |
| Ghosh | Functions and bio-functions of soil and its restoration | |
| Lias et al. | The soil characteristics of landslide in Manuju District, Gowa Regency | |
| RU2347629C1 (ru) | Способ утилизации бурового шлама | |
| CN110681691A (zh) | 有机土壤调节材料、制备、土壤修复方法以及矩阵 | |
| CN215012237U (zh) | 一种基于河湖底泥与磷矿固废的客土土层结构 |