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.The invention relates to the mining industry, to opencast mining of coal deposits, in particular to the restoration of technogenic territories, mainly in the arid steppe zones of central Siberia. Existing open-pit coal mining technologies are accompanied by the formation of 3 to 6 tons of solid waste per 1 ton of coal that goes to dumps and has been a source of environmental pollution for decades, since erosion and deflation of dumps spread their destructive effect on the area exceeding the area of the quarries themselves dozens of times. As a result of mining operations, industrial effluents are discharged into surface water sources or onto the terrain, changing the established hydrological balance of the region. Provided by GOSTs (17.5.3.04-83-17.5.02-85, etc.), the general requirements for land reclamation, when they are unconditionally fulfilled, make it possible to reduce the detrimental effect of coal mining on environmental components. However, the fulfillment of these requirements is costly and time consuming. For this reason, the restoration of technogenic territories is carried out according to an abbreviated program, after the full development of the quarry, mainly by the gross formation of dumps with subsequent flattening and preparation of areas for self-growth. In the arid conditions of central Siberia, the process of self-growth of mountain dumps, complicated by the burning of host rocks, lasts for decades, causing irreparable harm to the environment.
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.The methods developed by A.M. Burykin and Yu.V. Sokolnikov for combating erosion processes in dumps make it possible, using all recommendations in a comprehensive manner, to reduce the degree of degradation of nature in technogenic zones (program and methodology for studying technogenic biogeocenoses. M., "Science", 1978 , p. 166-179). But they are unsuitable for biological reclamation in the steppe, arid regions.
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.Closest to the invention is a method of land reclamation disturbed by open cast mining (invention No. 4807803/30 (22), 03/29/90, BI No. 12, 1991), which provides for the creation of a powerful cultural layer on dumps consisting of a humus soil layer and underlying rocks. However, this technical solution does not provide the possibility of a comprehensive energy-saving solution to the environmental safety problem of open-pit mining in arid coal mining regions. Dry climate, no more than 250-270 mm of precipitation per year, and spring dry winds make it impossible to achieve satisfactory results in biological reclamation even if all the technological reclamation techniques provided for by GOST are carried out. Since the flattened areas of the tops of the dumps and especially the southern slopes, sown with herbs and planted with shrubs and trees, are withered by high solar radiation and spring dry winds.
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.A method is proposed for the formation and preparation of external dumps and quarries for biological reclamation in arid zones of open coal mining. The essence of the invention lies in the fact that for the accumulation of winter rainfall, reduction of solar radiation and wind load in the spring, the dump is formed on the southern part of the quarry, starting from the western and ending with the eastern, at the same time dumping with wide 20-100 m steady flanged terraces with storm spillways with side of the quarry, as its continuation, while the zero terrace is located on the day surface, on which the removed humus layer of soil is stored from the calculated territory of the dump. The opposite side of the dump is formed by terraces 3-6 times wide already with a slope to the dump body. The dumping is carried out simultaneously with the irrigation of the laid rock with clay, pyrogenic conglomerate and other overburden rock solutions in the drainage and waste waters of concentration plants. In this case, the root-inhabited layer of dumps and terraces is formed by aqueous solutions of biologically active overburden, soil taken from the dump area for the dump, biodynamic preparations and other components.
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.The invention is implemented as follows. Using the proposed method as the technical conditions of the project for developing a coal mine in terms of reclamation of technogenic territories, the volumes of coal and overburden production are determined. The statutory deduction for reclamation is calculated with the accumulation of funds in the subaccount of the enterprise and a unit is formed for the reclamation of technogenic territories and handing them over to the landowner. The unit is equipped with pumping metering stations with a piping system, loading and transport vehicles, a laboratory and other equipment, they carry out the whole range of work provided for by the project, including the simultaneous dumping of dump heights in the western part of the quarry to the design height, and form all its terraces. Dumping is carried out according to a given profile by the traditional simultaneous or other method and, as the quarry is mined, covers its southern and eastern sides. To reduce sedimentary phenomena in dumps and spontaneous combustion, as well as secondary pulling of toxic solutions to the surface of the dump, a solution of clay-containing, pyrogenic conglomerates, and other overburden is pumped into the dump body at the same time. The creation of a root habitat on the surface of technogenic territories is carried out with an aqueous solution of biologically active overburden, removed soil, biodynamic preparations and other components, pumping it to a pumping station on the surface of the dump and terraces. By the completion of quarry mining, in 20-25 years, the north-western parts of the dump and quarry will not pose a threat to the environment.
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.Studies of the method, carried out by the institute at the ranges of coal mines in Khakassia, and preliminary calculations confirm the possibility of its use in arid coal mining zones. The method makes it possible to reduce costs by 5-7 times and for 10-15 years the time of reclamation of anthropogenic territories, while reducing to an acceptable level the anthropogenic impact on environmental components.