СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ОТВАЛОВ ДЛЯ ЛЕСНОГО НАПРАВЛЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ В ЗАСУШЛИВЫХ УСЛОВИЯХ УГЛЕДОБЫЧИ Российский патент 2022 года по МПК E21C41/32 A01B79/02 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к рекультивации техногенно разрушенных территорий.

Угледобыча в засушливых зонах Средней Сибири, богатой месторождениями этого энергоносителя, постоянно совершенствуется. Изменяются способы перемещения вскрышных пород и формирования отвалов. Железнодорожный транспорт вытесняется большегрузным автомобильным транспортом, что является причиной переуплотнения тела отвала и его поверхности. Биологическая рекультивация переуплотненной поверхности горных отвалов, при отсутствии в достаточном количестве плодородного слоя почвы (ПСП) и дефиците влаги, в этих регионах, требует особых технологических приемов биологической рекультивации по снижению лимитирующих факторов развития биоценоза [1].

Существующие технологии добычи угля открытым способом предусматривают снятие вскрышных пород и размещение их на внутренних и внешних отвалах с последующей технической и биологической рекультивацией. Техническая рекультивация, прописанная в ГОСТ 17.4.3.02-85 и ГОСТ 17.5.1.01-83, предусматривает селективное или валовое формирование отвалов, выполаживание их после осадки и остывания породы, нанесение потенциально плодородного слоя вскрышных пород (ППС) мощностью 1-2 м, нанесение плодородного слоя почвы (ПСП) мощностью 0,5 м, планирование поверхности. Процесс трудоемкий по времени и затратам, а также малоэффективный в засушливых зонах Средней Сибири. В засушливых условиях процесс зарастания горных отвалов, усложненный переуплотненным поверхностным слоем и засушливым континентальным климатом, длится многие годы.

Предлагаемое техническое решение Л.П. Баранником и Е.Л. Счастливцевым (Кемеровский НЦ СО РАН) в работе «Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию» Кемерово 1999, предусматривает снижение переуплотненности плодородного слоя, при технической рекультивации, за счет разравнивания поверхности отвалов механизмами с низким удельным давлением на почву.

Однако, данная разработка в засушливых условиях степных зон Средней Сибири при недостатке или отсутствие плодородного слоя не эффективна.

Наиболее близким к изобретению является способ формирования отвалов для технической рекультивации (Патент RU №2388912 (13) С2), который предусматривает создание отвалов плоскими и отсыпкой гребней из смеси плодородного слоя почвы (ПСП) и подстилающих пород передового уступа на заданные высоту и шаг (расстояние между гребнями) отсыпкой в один или несколько кузовов самосвала [2, 3].

При условии выхода на поверхность горных пород вскрыши, на которых образовался незначительный плодородный слой почвы, использовать эту технологию невозможно. Так как эта технология работает только при наличии потенциально плодородных подстилающих пород передового уступа вскрыши, необходимых для создания мощного корнеобитаемого слоя поверхности отвала.

Целью изобретения является снижение затрат на техническую рекультивацию переуплотненных отвалов и создание оптимальных, по питательным, тепловым и влажностным параметрам, агротехнических условий для биологической рекультивации в лесном направлении.

Поставленная цель достигается тем, что на безуклонно выположенной поверхности отбортованных отвалов нарезают щели глубиной до 1,3 м в верхней части которых формируют борозды для последующего посева на дне борозды адаптированных для региона семян трав, древесно-кустарниковых пород, обработанных биопрепаратами, с расстоянием между бороздами-щелями 10-15 м.

На фиг.1 показана конструкционная схема нарезанной щели 1 глубиной до 1,3 м с бороздой 2, на дне которой в мелкозем 3 посеяны многолетние травы 4.

На фиг.2 показана конструкционная схема нарезанной щели 1 глубиной до 1,3 м с бороздой 2, на дне которой в дернину многолетних трав 5 посажены саженцы древесно-кустарниковых пород 6.

Изобретение реализуется следующим образом: автомобильные отвалы формируют валовым способом, плоскими, безуклонными с отбортовкой по периметру автомобилем, например БелАЗ-7530, далее проводят щелевание на глубину до 1,3 м бульдозером с рыхлителем, например WA-900eM, и формируют борозды на устье щели канавокопателем, например КПП. Расстояние между щелями зависит от климатических условий местности - из опыта работы в засушливых условиях Средней Сибири рекомендуется принимать 10-15 м. Этот прием в технологии дает возможность накопить влагу в щели и мелкозем в ее устье на дне борозды. Ленточный посев, адаптированных для региона многолетних трав 4, с включением в их состав бобовых культур, производят на дно борозды в мелкозем 3 [4]. Посеянные травы, например, донник за два года развивает корневую систему на глубину 1-2 м и накапливает азот. Посадку древесно-кустарниковых пород 6 производят в дернину 5 предшествующих многолетних трав с одновременным внесением в посадочную лунку фосфорного удобрения. Наиболее эффективен посадочный материал древесно-кустарниковых пород, выращенный в контейнерах с применением биопрепаратов, например «Байкал ЭМ-1». Корни саженцев свободно проникают по корневой ветоши предшественника и осваивают пространство междурядий.

Проведенные научные исследования и накопленный опыт работы [5] дают возможность сформулировать способ по подготовке поверхности автомобильных отвалов для лесного направления рекультивации в засушливых условиях угледобычи и позволяют рекомендовать предлагаемый способ для разработки технических условий проектирования при развитии и строительстве угледобывающих предприятий. Практические промышленные опыты и экономические расчеты подтверждают возможность использования способа в засушливой зоне угледобычи. Способ дает возможность снизить затраты и сократить время биологической рекультивации горных отвалов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рекультивация земель, нарушенных угледобывающими предприятиями Республики Хакасия: методические рекомендации / сост.: А.Т. Лавриненко, Е.А. Моршнев, О.С. Сафронова, И.Н Евсеева; ФАНО ФГБНУ НИИ АП Хакасии. - Новосибирск: из-во ФГБНУ ИЛА СО РАН, 2016. - 38 с.

2. Патент RU 2388912 С2. Бюл. №13 от 10.05.2010. Способ формирования отвалов для технической рекультивации при открытой разработке карьеров. Автор - Лавриненко Алексей Тимофеевич.

3. Патент RU 2359127 С2. Бюл. №17 от 20.06.2009. Способ формирования и подготовки внешних отвалов и карьерных выемок для биологической рекультивации. Автор - Лавриненко Алексей Тимофеевич.

4. Патент RU 2343286 С1. Бюл. №1 от 10.01.2009. Очаговый способ рекультивации горных отвалов. Автор - Лавриненко Алексей Тимофеевич.

5. Патент RU 2704853 С2. Бюл. №31 от 31.10.2019. Навесной агрегат для биологической рекультивации переуплотненных автомобильных отвалов угледобывающих предприятий. Автор - Лавриненко Алексей Тимофеевич.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к рекультивации техногенно разрушенных территорий. Предложен способ формирования автомобильных отвалов при открытой разработке карьеров угледобычи, в котором на безуклонно выположенной поверхности отбортованных отвалов нарезают щели глубиной до 1,3 м. В верхней части щели формируют борозды для последующего посева на дне борозды адаптированных для региона семян трав, древесно-кустарниковых пород, обработанных биопрепаратами, с расстоянием между бороздами-щелями 10-15 м. Этот прием в технологии дает возможность накопить влагу в щели и мелкозем в ее устье на дне борозды, в которой посеянные травы развивают корневую систему, а корни саженцев свободно проникают по корневой ветоши предшественника и осваивают пространство междурядий. Техническим результатом является сокращение затрат и времени на полное проективное покрытие растительностью выровненной поверхности горных отвалов. 2 ил.

Способ формирования автомобильных отвалов при открытой разработке карьеров угледобычи, отличающийся тем, что на безуклонно выположенной поверхности отбортованных отвалов нарезают щели глубиной до 1,3 м, в верхней части которых формируют борозды для последующего посева на дне борозды адаптированных для региона семян трав, древесно-кустарниковых пород, обработанных биопрепаратами, с расстоянием между бороздами-щелями 10-15 м.