Способ восстановления почвенного массива при подготовке санитарно-защитной зоны карьеров Советский патент 1992 года по МПК E21C41/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке месторождений в районах с застроенной территорией при расширении границ карьеров.

При разработке карьерных полей для снижения отрицательного воздействия горных работ на окружающую среду по периметру карьеров выделяют санитарно-защит- ные зоны шириной 500-1000 м, в пределах которых запрещено возведение промышленных сооружений и жилых зданий. Периодически, с развитием технического прогресса и для увеличения сырьевой базы

предприятий, проектные границы карьерных полей расширяют по глубине и в плане, Это вызывает соответствующее смещение санитарно-защитной зоны в сторону ненарушенного земельного массива. Попадаю- щие при этом в пределы нового положения санитарно-защитной зоны здания и сооружения подлежат сносу. Элементы работ по уборке строений аналогичны способам уборки отвалов пустых пород и засыпки от- работанных карьеров,

Известно, что при уборке отвалов пустых пород для уменьшения затрат на их перевозку проходят траншеи, примыкающие к основанию отвала. Извлекаемый . грунт складируют на противоположном борту выемок, После перемещения пустых пород в траншеи на них укладывают вынутый ранее грунт. Объем вынимаемого грунта должен быть соизмерим по объему с пере- мещаемыми пустыми породами. Борта и днище траншеи покрывают водонепроницаемым слоем и заполняют траншею водой для предохранения водонепроницаемого слоя от механических повреждений, затем отвал размывают водой и направляют пульпу в траншею.

Существенным недостатком такого способа является то, что реализация принятой технологии горных работ не соответствует требованиям рекультивации нарушенных земель. Извлекаемый из траншеи грунт перемешивается и теряет плодородные свойства. Излишки его после повторной укладки в траншею образуют на земной поверхно- сти насыпи неправильной формы, что нарушает целостность природного ландшафта. При размыве отвала гидромонитором необходимо предусматривать специальные средства для перемещения негабаритных кусков породы на достаточно большие расстояния. Применение для этого бульдозеров и автосамосвалов исключается, поскольку масса отвала обильно насыщена водой. Крепкие массивные фундаменты раз- бирать бульдозером затруднительно. Экскаваторы здесь неприменимы из-за недостаточного размера рабочих параметров. Освобожденное от породы основание отвала загрязнено токсичными вещества- ми, что существенно затрудняет процесс его рекультивации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ засыпки отработанных карьеров или их участков с применением экскаваторов. При этом экскаватор последовательно укладывает пустые породы в выработанное пространство. Большие размеры ковша и напорное усилие на его режущих кромках

позволяет перемещать негабаритные куски породы, взламывать крепкие фундаменты. Поверх скальных пород наносится слоями требуемой мощности потенциально плодородные породы и чернозем, что полностью соответствует условиям рекультивации нарушенных земель.

Однако известный способ имеет существенные недостатки, удорожающие процесс восстановления почвенного массива. При этом на длительное время необходимо отводить земли для складирования и хранения разнотипных горных пород и чернозема. Для их доставки к месту укладки требуется применять дорогостоящий транспорт. Рекультивационные работы отличаются сложностью и большой продолжительностью.

Целью изобретения является уменьшение затрат на восстановление нарушенных горными работами земель.

Поставленная цель достигается тем, что в пределах застроенного участка экскаватором типс драглайн или обратная мехлопата проходят локальные траншеи вдоль длинной стороны фундамента каждого из зданий с примыканием к ним -и не выходя за их пределы, причем траншеи проходят глубиной не превышающей максимальную глубину черпания экскаватора и шириной, которую определяют из соотношения ь - У8 Кр

Ig(h-hn) где Vg - объем строительного мусора, подлежащего захоронению, м3;

Кр - коэффициент разрыхления строительного мусора при складировании;

Ig - длина фундамента здания, м;

h - максимальная глубина черпания экскаватора, м;

hn - высота слоя чернозема и потенциально плодородных пород, укладываемых на строительный мусор при рекультивации, м; при этом чернозем и верхняя часть потенциально плодородных пород в объеме, определяемом из соотношения Vn hn lg(b + bg), м3.

где bg - ширина фундамента здания, м; складируют на борту траншеи с противоположной от фундамента стороны в обособленные навалы, нижележащая толща породы из траншеи вывозится к понижениям земной поверхности в пределах санитарной зоны или к передовому уступу карьера, после чего в сформированную локальную траншею экскаватором обрушается прилегающая к ней часть фундамента вместе со строительным мусором, а остальная часть

фундамента и строительного мусора сталкивается в траншею бульдозером, а на освобожденное от материала фундамента и строительного мусора пространство и на уплотненный мусор в траншее экскаватором и бульдозером наносится последовательно друг за другом сначала потенциально плодородный слой из навала, затем чернозем до уровня ненарушенной поверхности, а при их недостатке, почвенная масса доставляется к месту восстановления из передового уступа карьера. При этом для перехвата водостока при восстановлении почвенного массива на косогорах локальные траншеи проходят вдоль склона под углом не более 3° в направлении от центра карьера к его границам с заглублением в водонепроницаемые породы, а по обеим сторонам рекуль- тивированной траншеи высаживают кустарник и деревья.

Проходка локальных траншей вдоль длинной стороны фундамента позволяет применять экскаватор для разрушения его значительной части и сталкивания крупногабаритных кусков в траншею без использования дополнительного оборудования. Излишки вынутой из траншеи породы, особенно плодородная ее часть, могут эффективно использоваться для рекультивации нарушенных земель или воспроизводства плодородия малопродуктивных сельскохозяйственных угодий на значительно больших площадях, чем нарушенных. Особенно это ценно для центральных районов, где ведутся открытие разработки, и для Украины, где мощность чернозема нередко превышает 80-120 см, а требуемая мощность его укладки при рекультивации составляет 40-50 см. Ориентация локальных траншей вдоль склонов косогоров под углом не более Зо в направлении от центра карьера к его границам и заглубление их в водонепроницаемые породы позволяет надежно перехватывать сточные, дождевые или талые воды, накапливать их, создавать благоприятный гидрогеологический режим для произрастания кустарника и деревьев.

На фиг.1 изображен план застроенного участка с контурами горных выработок; на фиг,2 - участок, поперечный разрез; на фиг.З - поперечный разрез участка с восстановленным почвенным массивом.

Способ может быть реализован следующим образом.

Над уровнем участкам земной поверхности 1 возвышаются фундамент здания 2 и навал строительного мусора 3. Для их захоронения экскаватором типа драглайн или обратная мехлопата по оси 4 проходят локальную траншею с бортами 5, один из которых примыкает непосредственно к длинной стороне фундамента здания 2. Глубина локальной траншеи не превышает максимальной глубины черпания экскаватора, а 5 ее ширина определяется объемом складируемого строительного мусора. Извлекаемую при проходке почвенную массу складируют на противоположном от фундамента здания борту траншеи 5 в обособленные навалы

0 потенциально плодородных пород 6 и чернозема 7. Излишки пород из глубинной части траншеи вывозят автосамосвалом к понижениям земной поверхности в пределах санитарно-защитной зоны или к передо5 вому уступу карьера. После этого в сформированную локальную траншею 5 экскаватором обрушают прилегающую к ней большую часть фундамента 2 вместе со строительным мусором 3. Остальную часть

0 фундамента 2 и строительного мусора 3 сталкивают в траншею 5 бульдозером до уровня на 0,6-1 м ниже уровня земной поверхности, В процессе работы строительный мусор уплотняют в траншее

5 посредством перемещения бульдозером. Затем на уплотненный строительный мусор 3 в траншее и освобожденную от него площадь бывшего здания экскаватором и бульдозером последовательно друг за другом

0 наносят сначала потенциально плодородный слой из навала 6, а затем чернозем 7 и уплотняют до уровня ненарушенной земной поверхности 1.

5 В качестве примера эффективности заявляемого способа рассмотрена вышеописанная организация работ по сносу поселка Новоселовка, состоящего из 250 жилых до- . мов, попавших в санитарно-защитную зону

0 карьера ЮГОКа, что позволит восстановить почвенный массив на территории 30 га. В соответстдении с заявляемым техническим решением Днепропетровским горным институтом разработан технический проект ре5 культивации нарушенных земель, который утвержден ЮГОКом и реализовывается с сентября 1989 г. Захоронению подлежат 28,4 тыс. м строительного мусора, в т.ч. бетонных фундаментов 9,65 тыс.м . Суглин0 ки, вынимаемые при проходке траншей, распределяются на месте удаленного фундамента и повторно укладываются в траншеи объемом 10,3 тыс.м3. Излишки его объемом 35 тыс.м вывозятся для рекульти5 вации дамб обводненного канала реки Ин- гулец. Излишки чернозема распределяются бульдозером по прилегающей территории. Работы планируется завершить в 1991 г. Ожидаемый экономический эффект по их окончанию превысит 24 тыс.руб.

Формула изобретения 1. Способ восстановления почвенного массива при подготовке санитэрно-защит- ной зоны карьеров в районах с застроенной территорией при расширении карьеров, включающий снос жилых зданий, промышленных и подсобных сооружений, уборку строительного мусора, засыпку очищенных площадок подстилающими породами, их планировку, уплотнение и покрытие черноземом и потенциально плодородными породами до уровня прилегающих ненарушенных земель, отличающийся тем, что, с целью уменьшения затрат на восстановление нарушенных горными работами земель, в преде- лах застроенного участка экскаватором типа драглайна или обратной мехлопаты проходят локальные траншеи вдоль длинной стороны фундамента каждого из зданий с примыканием к ним и не выходя за их пределы, причем траншею проходят глубиной, не превышающей максимальную глубину черпания экскаватора, и шириной Ь, которую определяют из соотношения У дКр

b

lg(h-hn)

м

где Vg - объем строительного мусора, подлежащего захоронению, м3;

Кр - коэффициент разрыхления строительного мусора при складировании;

fg - длина фундамента здания, м:

h - максимальная глубина черпания экскаватора, м;

hn - высота слоя чернозема и потенциально плодородных пород, укладываемых на строительный мусор при рекультивации, м,при этом чернозем и верхнюю часть потенциально плодородных пород в объеме, определяемом из соотношения Vn.n hn.n. lg(b + bg), м3,

где bg - ширина фундамента здания, м, складируют на борту траншеи с противоположной от фундамента стороны в обособленные навалы, нижележащую толщу породы из траншеи вывозят к понижениям

земной поверхности в пределах санитарной зоны или к передовому уступу карьера, после чего в сформированную локальную траншею экскаватором обрушают прилегающую к ней часть фундамента вместе со

строительным мусором, а остальную часть фундамента и строительного мусора сталкивают в траншею бульдозером, а на освобож- денное от материала фундамента и строительного мусора пространство и на уплотненный мусор в траншее экскаватором и бульдозером наносят последовательно друг за другом сначала потенциально плодородный слой из навала, затем чернозем до уровня ненарушенной поверхности, а при их

недостатке почвенйую массу доставляют к месту восстановления из передового уступа карьера.

2. Способ по п.1, о т л и ч а-ю щ и и с я тем, что, с целью перехвата водотока при

восстановлении почвенного массива на косогорах, локальные траншеи проходят вдоль склона под углом не более 3° в направлении от центра карьера к его границам заглублением в водонепроницаемые породы, а по обеим сторонам рекультивированной траншеи высаживают кустарник и деревья.

Использование в горной промышленности при подготовке санитарно-защитной зоны в районах с застроенной территорией при расширении карьеров Сущность изобретения: при расширении карьеров в пределах застроенного участка экскаватором типа драглайн или обратная мехлопата проходят локальные траншей вдоль длинной стороны фундамента каждого из зданий, примыкая непосредственно к ним и не выходя за их пределы, причем траншею проходят глубиной, не превышающей максимальную глубину черпания экскаватора, и шириной, определяемой по математической зависимости. При этом чернозем и верхнюю часть потенциально плодородных пород складируют на борту траншеи с противоположной от фундамента стороны в обособленные навалы. Нижележащая толща породы из траншеи вывозится к понижениям земной поверхности в пределах санитарной зоны или к передовому уступу карьера, после чего в сформированную локальную траншею экскаватором обращается прилегающая к ней часть фундамента вместе со строительным мусором, а остальная часть фундамента и строительного мусора сталкивается в траншею бульдозером. На освобожденное от материала фундамента и строительного мусора пространство и на уплотненный мусор в траншее экскаватором и бульдозером наносятся последовательно друг за другом сначала потенциально плодородный слой из навала, затем чернозем до уровня ненарушенной поверхности, а при их недостатке почвенная масса доставляется к месту восстановления из передового уступа карьера. Для перехвата водотока при восстановлении почвенного массива на косогорах локальные траншеи проходят вдоль склона под углом не более 3° в направлении от центра карьера к его границам с заглублением в водонепроницаемые породы, а по обеим сторонам рекультивированной траншеи высаживают кустарник и деревья. 1 з.п, ф-лы, 3 ил. сл с 4 СЬ СЛ О О

Л,

-J.

Фие. 1

фиг. 2

Фиг.З

6

Ъ