Обоснование способов использования отходов камнепиления известняков - ракушечников для рекультивации нарушенных земель (стр. 5 )

Снижение кислотности за счет внесения тонких продуктов камнепиления хотя и не очищает почву, но при снятии источников загрязнения, позволит стабилизировать на минимальном уровне содержание доступных для растений подвижных форм тяжелых металлов в почве. Критерием достаточности такого приема, в конечном итоге, должно быть получение незагрязненной продукции, а не оценка изменения общего содержания металла в почве.

Исходя из изложенного выше делаем вывод, что отходы камнепиления известняков-ракушечников могут быть использованы для повышения урожайности и экологической безопасности кислых и загрязненных земель.

В четвертой главе диссертационной работы рассматриваются вопросы комплексной рекультивации карьерных выемок, отвалов и прилегающих территорий при добыче пильного стенового камня. Определены виды нарушений и основные направления использования нарушенных земель (карьерные выемки, отвалы вскрышных пород и отходов камнепиления, запыленные, загрязненные и захламленные прилегающие территории).

Карьерные выемки, образующиеся при добыче известняков-ракушечников, относятся к глубоким карьерам, глубиной 30…50м., площадью более 10 га, по водному режиму могут быть сухими, переувлажненными или затопленными водой. Не имеют в бортах токсичных пород, грунтовые воды не токсичны и не засолены. Чаще всего карьеры расположены недалеко от населенных пунктов или в их черте.

В процессе добычи камня образуются насыпи из вскрышного (поверхностный слой месторождения) слоя грунта, непригодного для производственных целей. Толщина вскрышного слоя, снимаемого при разработке известняков-ракушечников, составляет в среднем 3…10 м.

Отвалы, образующиеся из отходов камнедобыче известняков-ракушечников, относятся по ГОСТ 17.5.1.02-85 к средневысоким отвалам, по форме могут быть террасированными или гребневатыми. Отходы камнепиления известняков-ракушечников относятся к материалам и породам, не вызывающим негативных воздействий на окружающую природную среду и могут складироваться в линейно протяженные отвалы, формируемые в виде многоярусной террасированной горы (холма).

В работе рассмотрены вопросы адресной рекультивации нарушенных земель, обустройства переувлажненных, обводненных и сухих выемок образующихся при разработке месторождений пористых горных пород. Дано обоснование основных направлений использования отвалов вскрышных пород, отходов камнепиления и прилегающих территорий.

Основываясь на том, что при обосновании направлений рекультивации нарушенных земель (сельско, лесо, рыбо, водохозяйственное, рекреационное, строительное и др.) должны учитываться такие факторы как рельеф местности, геологические и гидрологические условия, состав и свойства пород и почв прилегающих территорий, природно-климатические условия, состав растительности, экономико–географические, хозяйственные, социально–экономические и санитарно–гигиенические условия выделены следующие критерии выбора основных направлений использования карьерных выемок известняков-ракушечников при их рекультивации: размеры (площадь, глубина); водный режим (сухие, переувлажненные, затопленные водой); химический состав грунтовых вод; геохимический состав вмещающих горных пород (наличие в бортах токсичных пород); удаленность от населенных пунктов.

По приведенным выше обоснованиям основных направлений использования карьерных выемок, выемки, образующиеся при разработке месторождений известняков-ракушечников, могут быть использованы как в сельскохозяйственных, лесохозяйственных так в водохозяйственных и рекреационных целях (водоемы для рыбной ловли, купания или хранения воды).

При сельскохозяйственном использовании карьерных выемок и прилегающих территорий обустройство может проводиться для выращивания овощей, зелени, создания пашни, залужения для восполнения кормовой базы и. т.д.

Возможные виды нарушенных земель при разработке известняков-ракушечников и направления их использования после рекультивации приведены ниже:

Сухие выровненные карьерные выемки могут быть использованы в сельско-, лесо - и водохозяйственных производственных целях;

Глубокие или среднеглубокие обводненные карьерные выемки – равнинная, не подтопляемая грунтовыми водами поверхность для сельскохозяйственного использования, по бортам лесозащитные насаждения, обводненная часть карьеров – рекреационное использование;

Терассированные или гребневидные отвалы отходов камнепиления или пород вскрыши могут быть залужены с целью восполнения кормовых угодий, местами под овощеводство, под лесопосадки;

Сочетание глубоких карьерных выемок и высоких внешних отвалов гребневидных или конических – под лесопосадки противоэрозионного, водоохранного, санитарно-защитного направлений, сельскохозяйственное использование отвалов.

Определен весь комплекс природоохранных рекультивационных мероприятий и работ, исходя из основных целей рекультивации и использования нарушенных земель при разработке месторождений известняков-ракушечников.

Рассмотрены следующие этапы рекультивации:

Подготовительный этап, который начинается с проведения инвестиционного обоснования мероприятий и заканчивается разработкой рабочей документации;

Технический этап – инженерно-техническая часть проекта, направленная на подготовку нарушенных земель для ликвидации последствий антропогенной деятельности и решения задач биологической рекультивации;

Данный раздел работы посвящен вопросам подготовки территории к различным видам целевого назначения. Определены основные требования и виды ландшафтно-восстановительных и экоохранных работ в зависимости от целевого назначения рекультивируемых земель. Освещены вопросы инженерной защиты восстанавливаемых территорий, которая включает мероприятия по отводу поверхностных вод, защите от подтопления и заболачивания, борьбе с оврагообразованием и эрозией почв, устройству дорог, подъездов и других сооружений.

Биологический этап – завершающий этап рекультивации, включающий озеленение, лесное строительство, биологическую очистку почв, агромелиоративные и фиторекультивационные мероприятия, направленные на восстановление процессов почвообразования. По ГОСТ 17.5.1.03 – 86 известняки-ракушечники относятся к карбонатным, скальным породам, к 3-й группе по пригодности для биологической рекультивации, непригодные по физическим свойствам, хотя не являются фитотоксичными. Поэтому их породные отвалы должны быть спланированы и засыпаны слоем потенциально плодородных грунтов, пригодных для развития корневой системы растений в пределах искусственно насыпаемого слоя, то есть должен быть сформирован корнеобитаемый горизонт, мощность которого зависит от назначения участка: для пашни не менее 0,6 м, для лесопосадок – 1…. 2 м и 0,7 м для сенокосов.

Пятая глава диссертации посвящена разработке способов и технологий переработки и использования отходов камнепиления известняков-ракушечников в строительстве.

Для обоснования пригодности отходов камнепиления известняков-ракушечников для использования в строительстве определены их физико-механические характеристики и определена пригодность отходов для создания новых строительных материалов.

Заполнители, получаемые при дроблении горных пористых пород и отходов их добычи, как и сами эти породы, отличаются большим разнообразием свойств, определяемых их структурой, химическими и минералогическими свойствами. Одним из главных условий возможности переработки и использования отходов камнепиления известняков-ракушечников является, соответствие основных свойств получаемых материалов требованиям гостов. Поэтому в работе рассмотрены основные характеристики и требования к заполнителям из отходов камнепиления пористых горных пород. Приведены результаты исследования физико-механических характеристик заполнителей из отходов камнепиления известняков-ракушечников Дагестанских карьеров.

Испытание заполнителей фракций 5 – 20 и 20 – 40мм, показало, что такие крупные пористые известняковые заполнители можно отнести к маркам 50; 75; 100, насыпная плотность составляет 800 –950 кг /м3. Межзерновая пустотность составляет 45 –55 %. Прочность при сжатии зависит от их начальной влажности и находится в пределах 0,4 – 10 МПа. Следовательно, они могут быть рекомендованы в качестве крупных заполнителей для получения легких бетонов. Пески, получаемые при переработке отходов камнепиления известняков-ракушечников, относятся к мелким пескам и пригодны для использования в легких бетонах в качестве мелкого заполнителя. Они имеют насыпную плотность 1100…… 1150 кг /м3, а пустотность их не превышает 50 %.

Рассмотрено оборудование и технологии для переработки отходов камнепиления в заполнители для бетонов. Технологическая схема получения заполнителей из отходов камнепиления горных пород состоит из камнедробилки, транспортеров и сортировочной установки.

Данная глава диссертационной работы посвящена также разработке методики подбора состава легкого бетона на пористых заполнителях. При проектировании составов легких бетонов по существующим методикам, рекомендуется применять зависимости прочности бетонов от активности цемента и цементно-водного отношения или от активности и расхода цемента. То есть зависимости вида: R = A* R ц * (Ц/В – Б) или R = К о * Rц *(Ц - Со). Влияние вида и свойств заполнителей при прочих равных условиях учитывается входящими в формулу коэффициентами и свободными членами: А, Б, К0, и С0.

Недостатком существующих методик проектирования составов легких бетонов является то, что в них не учитывается влияние объемной концентрации крупного заполнителя на прочность бетона. Кроме того, значения коэффициентов и свободных членов, входящих в формулы прочности бетона, должны определяться для каждой породы и каждого месторождения. В ходе исследований нами в работе получены зависимости водопотребности бетонной смеси от водопотребности заполнителей (рисунок 10. и 11.), с учетом требуемой удобоукладываемости бетонной смеси. Зависимости водопотребности заполнителей от их зернового состава и средней плотности (рисунок 12.). А также зависимости прочности бетона от цементно-водного отношения, активности цемента, прочности, качества и концентрации заполнителей (рисунок 13, 14, 15.).