Обоснование способов использования отходов камнепиления известняков - ракушечников для рекультивации нарушенных земель (стр. 2 )

5. Повышение продуктивности и экологической безопасности кислых и загрязненных сельскохозяйственных земель, используя отходы камнепиления известняков-ракушечников.

6. Получение заполнителей для легких бетонов дроблением и рассевом отходов камнепиления известняков - ракушечников, и, тем самым, существенно снижая затраты на производство пористых заполнителей, легких бетонов и объемы их перевозок.

7. Обоснована эколого-экономическая целесообразность переработки отходов и рекультивации нарушенных земель при добыче пильного стенового камня, определена величина предотвращенного экологического ущерба в результате проведения природоохранных мероприятий на землях нарушенных камнедобычей.

Апробация полученных результатов. Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедр: «Мелиорация, рекультивация и охраны земель» и «Сельскохозяйственного строительства и архитектуры», на научно - технических конференциях Московского государственного университета природообустройства (МГУП):

На конференции посвященной 100- летию гидроэнергетического строительства в России и 50-летию строительного факультета МГУП–Москва 1996 г.

На конференции «Современные проблемы водного хозяйства и природообустройства.» - Москва 1997г.

«Природообустройство и экологические проблемы водного хозяйства и мелиорации» - научно – техническая конференция, Москва 1999г.

Научно - техническая конференция « Природообустройство сельскохозяйственных территорий» - Москва 2001 г. МГУП.

Опубликованы статьи: «Переработка технологических отходов и рекультивация нарушенных земель при добыче пиленого камня» // «Естественные и технические науки» № 4 (18) 2005 г. Издательства «Компания Спутник +» - Москва.

«Обоснование способов использования отходов камнепиления известняков-ракушечников для улучшения свойств кислых и загрязненных земель» // «Мелиорация и водное хозяйство» № 2, 2007 г.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Обоснование использования отходов камнепиления для повышения продуктивности сельскохозяйственных земель и в рекультивации загрязненных тяжелыми металлами земель.

2. Виды нарушений и обоснование основных направлений использования нарушенных земель при разработке месторождений пористых горных пород.

3. Особенности расчета состава легкого бетона на пористых заполнителях с учетом их водопотребности, прочности зерен и объемной концентрации.

4. Возможность получения бетонов на известняковых пористых заполнителях, со средней плотностью р < 1400 кг \ м3 при помощи химических добавок.

5. Эколого-экономические аспекты переработки отходов камнепиления известняков-ракушечников, с последующей рекультивацией карьерных выемок, отвалов и прилегающих территорий.

Структура и объем диссертации:

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, приложения и списка использованной литературы. Работа изложена на 220 страницах машинописного текста, иллюстрирована 40 рисунками и 17 таблицами. Список литературы содержит 153 наименования.

Содержание работы

Введение. Обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследований, а также новизна полученных результатов. Показана сопряженность экологических и народно-хозяйственных проблем, возникающих при разработке месторождений известняков-ракушечников, а также практическая значимость диссертационных исследований. Первая глава диссертации посвящена анализу возможного использования отходов камнепиления известняков-ракушечников, направлениям использования выработанных карьеров и рекультивации выемок, отвалов и прилегающих территорий.

Установлены основные свойства известняков-ракушечников, с определением источников, видов и объемов образования отходов при их разработке. Известняки-ракушечники Дагестана в зависимости от месторождения могут отличаться химико-минералогическим составом и физико-механическими свойствами. Они являются почти чистыми известняками с небольшим содержанием доломита и глин. Прочность при сжатии камня-ракушечника колеблется в пределах от 0,6 до 50 МПа, а пористость соответственно от 45 до 9%. Коэффициент размягчения превышает 0,8, морозостойкость удовлетворительная, они выдерживают более 15 циклов замораживания и оттаивания. При разработке известняков-ракушечников получают пиленый камень, который используется как стеновой материал в виде камней, мелких и крупных блоков.

Однако в виду их незначительной прочности и малой трещиностойкости при механизированной разработке около 50 % всего объема превращается в технологические отходы в виде кусков неправильной формы крупностью от 40 до 250 мм и мелкозернистого песка. Отходы, образующиеся при камнедобыче известняков-ракушечников, занимают огромные площади под отвалы и на данный момент не перерабатываются и не используются.

На основании мирового опыта дан анализ состояния проблемы переработки отходов камнепиления. Приведены области возможного применения строительных материалов, получаемых при переработке отходов камнепиления пористых горных пород.

Отходы камнепиления известняков-ракушечников могут быть переработаны в природные пористые заполнители. Область использования заполнителей из отходов камнепиления известняков-ракушечников может быть весьма обширна, она включает в себя не только бетонные и железобетонные конструкции, конструкционные автоклавные силикатные бетоны, армосиликатные изделия, кладочные растворы, асфальтобетон, их применяют в качестве балласта верхнего строения пути в транспортном строительстве. Отходы камнепиления известняков-ракушечников могут быть использованы и для производства различных видов извести.

Указана возможность использования отходов камнепиления известняков-ракушечников для регулирования подвижности тяжелых металлов в почве и мелиорации кислых почв.

Приведены объемы образования отходов и площади нарушенных земель при разработке месторождений Дагестанских известняков-ракушечников. На данный момент отсутствует комплексный подход при рекультивации выработанных карьеров, отвалов и прилегающих территорий или происходит полный отказ от ее выполнения. Рекультивацией этих нарушенных земель занимаются не своевременно и не на должном уровне. Основным направлением рекультивации выработанного пространства карьеров является в лучшем случае обратная их засыпка отходами камнепиления и породами вскрыши и по возможности частичная их раздача под индивидуальное жилищное строительство.

Даны основные требования к рекультивации нарушенных земель по направлениям их целевого использования. Рассмотрены возможные направления использования выработанных карьеров и рекультивации выемок, отвалов и прилегающих территорий. Рекультивированные территории могут быть использованы в следующих направлениях: сельскохозяйственное, лесохозяйственное, водохозяйственное, рекреационное, природоохранное, санитарно - гигиеническое и строительное. Нарушенные при разработке месторождений известняков-ракушечников земли после рекультивации могут быть использованы для выращивания овощей, ягод, под пашни, сенокосы, лесопосадки, а также и для других целей, например под спортивные и игровые площадки, парки, кемпинги, строительство.

Разработка месторождений известняков-ракушечников открытым способом приводит к нарушению земель и выводу из использования больших территорий, поэтому рекультивация отработанных карьеров и рациональное использование отходов камнепиления имеют важное народнохозяйственное и природоохранное значение.

Вторая глава диссертационной работы посвящена проблеме загрязнения окружающей среды в результате добычи известняков-ракушечников и возможности снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду. Сделан анализ состояния экосистем с применением ландшафтного подхода для оценки изменчивости компонентов природной среды в результате добычи известняков-ракушечников.

Изучению воздействия антропогенной деятельности на компоненты природной среды посвящены работы отечественных и зарубежных авторов, среди которых особое место занимают исследования , , и ряд других работ, в которых рассматриваются вопросы снижения негативного воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду.

Для оценки состояния экосистем представлен обзор ландшафтных и геологических условий территории Дагестана. Основное значение здесь уделяется анализу геологических условий, специфике ландшафтов, почв, растительности. Изучено геологическое строение и рельеф территории. Климат Дагестана, несмотря на разнообразие, в целом можно отнести к умеренно теплому, в горах - умеренно холодный, с более или менее выраженной континентальностью, которая проявляется в значительных годовых амплитудах температуры на низменностях, в горах – в резких суточных колебаниях, а также в недостаточном увлажнении.

Основными реками Дагестана являются: Сулак, Самур, Терек, Уллучай, Чирагчай, Рубас, берущие начало в горных районах и впадающие в Каспийское море.

Для обоснования пригодности отходов камнепиления карбонатных пористых горных пород для улучшения свойств почв приведены генетические и агроэкологические характеристики почв Дагестана. Почвенный покров территории исследований обстоятельно изучен отечественными почвоведами и подробно освещен в диссертации. При генетической и агроэкологической характеристике почв использовались фактические данные, содержащиеся в научной, почвенно–географической литературе (Зонн, 1940; Акимцев, 1947; Керимханов, 1965; Карманов, 1971; Баламирзоев, Истомина, 1975; Залибеков, 1995; , и др.)

Анализ почвенного покрова территории Дагестана показывает, что горно-луговые, горно-луговые дерновые и горные лугово-лесные почвы (Горная и Высокогорная провинция) имеют, кислую реакцию среды. А значит, при соответствующем эколого-экономическом обосновании отходы камнепиления известняков-ракушечников могут быть использованы в качестве известковых мелиорантов для повышения продуктивности и экологической безопасности этих почв.

Для оценки степени антропогенного воздействия камнедобычи пористых горных пород на геосистемы рассмотрено влияние открытых разработок известняков-ракушечников на компоненты окружающей среды. Разработка месторождений известняков-ракушечников представляет собой область трудовой деятельности людей с исключительно высокой степенью экологической ответственности. Это обстоятельство обусловлено, прежде всего, тем, что строительные процессы вступают в непосредственный контакт со всеми компонентами природы, активно формируя в сравнительно короткие промежутки времени антропогенные ландшафты. Для оценки техногенного воздействия на геосистему, за которыми наступают необратимые или нежелательные ее изменения, необходимо в каждом конкретном случае определять устойчивость геосистемы к техногенным нагрузкам.