Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование технологии высотного складирования пород-отходов при разработке калийных месторождений Комаров Юрий Альбертович

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Комаров Юрий Альбертович. Обоснование технологии высотного складирования пород-отходов при разработке калийных месторождений: диссертация ... кандидата Технических наук: 25.00.22 / Комаров Юрий Альбертович;[Место защиты: ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский горный университет], 2016

Содержание к диссертации

Введение

1. Современное состояние проблемы рационального размещения солеотходов калийного производства 11

1.1. Современное состояние калийнойотраслироссийской федерации 11

1.2. Анализ рудной базы верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей 14

1.3. Современное состояние вопросов рационального размещения отходов на примереверхнекамского калийногоместорождения 18

Выводы по главе 1 40

2. Обоснование оптимальных параметров технологии складирования галитовых отходов 41

2.1. Обоснование способаскладированиягалитовыхотходов 41

2.2. Определение плотностимассиваотвалагалитовыхотходов 55

2.3. Определение оседаний отваловгалитовыхотходов 60

Выводы по главе 2 69

3. Рекультивация отвалов галитовых отходов 71

3.1. Методырекультивацииотвалов галитовыхотходов 71

3.2. Способы рекультивацииоткосовиплоскойвершиныгалитовогоотвала 84

3.3. Определение оптимальныхпараметровгалитовогоотвала 91

3.4. Обоснование способов складирования шламов на территории галитового отвала 104

выводыпоглаве 3 117

4. Реализации технологических предложений на примере пловодовского калийного комбината пао «уралкалий» 119

4.1. Краткая характеристика районаместорождения 119

4.2. Реализация способа размещения шламохранилища на территории будущего солеотвалаполоводовского калийногокомбината 129

4.3. Технико-экономическаяоценкаэффективности 133

Выводы по главе 4 144

Заключение 145

Список литературы 148

Введение к работе

Актуальность темы. Добыча и переработка руды связана с образованием значительного количества пород-отходов. Накопление отходов негативно влияет на окружающую природную среду; степень этого влияния зависит от состава руды и сопутствующих пустых пород, рельефа местности и климата, текущего состояния окружающей среды и способности экосистемы к саморегуляции. Наибольшее влияние на количество и состав образующихся отходов, а также на экологическую нагрузку в регионе работ оказывают состав руды и ее разубоживание, технология добычи и применяемое оборудование, процессы обогащения и концентрирования, а также способы складирования отходов и места их локализации.

При переработке минерального сырья на предприятиях, выпускающих хлористый калий, образуются значительные количества твердых галитовых отходов (солеотходы) и глинисто-солевых шла-мов. Выпадающие на поверхность солеотвала атмосферные осадки в виде дождя и снега выщелачивают из объема отходов растворимые соли, что приводит к образованию избыточных рассолов. Наблюдается устойчивая тенденция к дальнейшему росту объемов хранилищ для отходов. Складирование галитовых отходов на поверхности земли наносит экологический ущерб окружающей среде, приводит к изъятию значительных площадей из оборота.

В связи с тем, что солеотвалы являются источниками вторичного загрязнения окружающей среды, требуется разработка конструктивных технических решений по противофильтрационной защите основания в условиях высокого давления и агрессивного воздействия солевых рассолов.

Безопасность производства отвальных работ в значительной степени зависит от устойчивости откоса отвальных ярусов, поэтому высота отвального яруса, при которой обеспечивается необходимая устойчивость его откоса, должна устанавливаться индивидуально для каждого горнодобывающего предприятия и различных типов вскрышных пород и способов механизации отвальных работ. Увеличивать высоту отвального яруса без достаточного обоснования недопустимо и небезопасно. Обоснование и разработка технологии вы-

сотного складирования солеотходов при разработке калийных месторождений является актуальной научной задачей.

Цель работы. Обоснование и разработка технологии высотного складирования солеотходов при разработке калийных месторождений, с учетом поддержания необходимой устойчивости откоса, позволяющей повысить эффективность, безопасность и экологич-ность отвальных и рекультивационных работ

Идея работы. Обоснование и разработка технологии высотного складирования пород-отходов при разработке калийных месторождений должно базироваться на разработанных методах и технологических схемах отвалообразования, обеспечивающих увеличение приемной способности, уменьшение удельной землеемкости, повышение эффективности и безопасности.

Основными задачами работы являются:

Анализ и обобщение методов и технологий складирования пород-отходов горнотехнической рекультивации при разработке калийных месторождений.

Обоснование оптимального способа складирования для проектируемого направления рекультивации солеотвалов, определяемых характеристикой техногенных условий нарушенных земель и сложностью их подготовки.

Определение оптимальных параметров галитовых отвалов на горнотехническом этапе рекультивации при реализации различных способов и последовательности проведения нарушенных горными работами земель.

Разработка методов складирования шламов на территории галитовых отвалов.

Определение высоты отвалов, углов откосов и формы рекультивируемых участков с учетом устойчивости слагающих пород и направления последующего использования рекультивируемой поверхности.

Научная новизна:

1. Установлена аналитическая зависимость для определения оптимальной высоты отвалов пород-отходов при разработке калийных месторождений.

  1. Выявлена степень влияния параметров и показателей отва-лообразования на высоту складирования пород-отходов при разработке калийных месторождений, определенную по установленной зависимости, учитывающей геологические, технико-экономические и организационные факторы.

  2. Получены аппроксимирующие зависимости относительных оседаний солеотходов от высоты отвала с течением времени.

Основные защищаемые положения:

  1. При складировании отвалов галитовых отходов целесообразно применять разработанную технологию гидронамыва, обеспечивающую повышение эффективности, выполнение рекомендаций к морфологии, улучшение условий и организации на горнотехническом этапе рекультивации, упрочнение основания солеотвала под действием медленно возрастающей нагрузки массива, снижение капитальных затрат из-за меньшей длины конвейерных трасс, рациональное использование площади солеотвала.

  2. Определение относительных оседаний солеотходов должно проводиться по разработанной методике, на основании результатов проведения лабораторных опытов, позволяющей при строительстве на солеотвалах конвейерных эстакад и перегрузочных узлов осуществлять обоснованный выбор времени строительства сооружений, повысить эффективность планирования рекультивационных работ.

  3. На горнотехническом этапе рекультивации солеотвала параметры и форма выположенных откосов должны соответствовать условиям выбранного направления рекультивации и противоэрози-онным условиям, обеспечивающим сокращение горнопланировочных работ, повышение эффективности и безопасности горных работ.

Методы исследований: Общей теоретической и методологической основой работы является комплексный подход, включающий анализ и обобщение фундаментальных исследований авторов в области проектирования калийных предприятий. В качестве основных методов исследований использовались геоинформатка и моделирование на персональных компьютерах; системный анализ при исследовании параметров галитовых отвалов; методы математической ста-

тистики, теории вероятностей, классические экономические и финансовые теории и методы рыночной модели хозяйствования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных научных методов исследования, математического моделирования с использованием персональных компьютеров; обширным привлечением проектных и фактических материалов работы отечественных и зарубежных предприятий-аналогов; использованием информации о развитии рынков минерального сырья; внедрением результатов исследований в проектирование и планирование горных работ на калийных предприятиях.

Практическая значимость работы:

Обоснованы рациональные параметры технологической схемы складирования пород-отходов в условиях разработки калийных месторождений, обеспечивающие увеличение приемной способности, уменьшение удельной землеемкости и объемов работ горнотехнического этапа рекультивации, улучшение экологической ситуации в регионе, повышение эффективности и безопасности отвальных работ. Предложен способ совместного складирования солеотходов и шламов на одной территории.

Методики и проектные решения, полученные в результате исследований, могут быть внедрены при проектировании и планировании горных работ на предприятиях калийных месторождений, в частности, Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей, в учебном процессе при подготовке специалистов горного профиля в Национальном минерально-сырьевом университете «Горный».

Личный вклад автора заключается в постановке цели и формулировании задач, в выборе объектов исследования, в разработке методов складирования шламов на территории галитовых отвалов, в обосновании оптимального способа складирования для проектируемого направления рекультивации солеотвалов, определяемых характеристикой техногенных условий нарушенных земель и сложностью их подготовки.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований внедрены при проведении предварительной стадии проектирования «Разработка мероприятий по уменьшению источника

рассолообразования» для Половодовского калийного комбината, строительство которого намечено на 2017 год. Основные положения диссертации в целом и отдельные ее положения докладывались, обсуждались и получили одобрение на: IV Международной научно-практической конференции «Перспективы инновационного развития угольных регионов России» (г. Прокопьевск, 2014 г.), V международной научно-практической конференции «Инновационные направления в проектировании горнодобывающих предприятий» (г. Санкт-Петербург, 2014 г.). Получен патент на изобретение от 07.05.2013 RU 2524716 C1.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, 4 из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 162 страницы, 27 таблиц, 41 рисунок и список литературы из 157 наименований.

Автор выражает глубокую признательность за всестороннюю помощь в работе над диссертацией М.А. Маринину и Б.А. Борзаков-скому.

Анализ рудной базы верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей

Разработка Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей (ВКМКС) была начата в первой половине прошлого века с наиболее доступных участков по горно-геологическим и экономическим условиям. Согласно этим условиям, были заложены в 1934 году – Первый Соликамский, и в 1937 году – Первый Березниковский рудники, над шахтными полями которых располагалась, и, в дальнейшем, развивалась городская застройка городов Соликамск и Березники. К настоящему времени в центральной и южной частях ВКМКС детально разведаны 11 участков, пять из которых разрабатываются. Балансовые запасы разрабатываемых участков составляют около половины всех балансовых запасов ВКМКС [101].

На рисунке 1.4 представлена обзорная схема Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей.

Калийные руды являются водорастворимыми полезными ископаемыми и основным сырьём для производства калийных удобрений. Основным калийсодержа-щим минералом является сильвин (хлористый калий). В качестве породообразующих минералов руда содержит галит (хлористый натрий) и водонерастворимые примеси, представленные силикатными минералами каркасного (кварц, полевой шпат) и слоистого (глинистые минералы) строения, карбонатами (кальцит, доломит) и ангидритом. Переработка калийных руд началась в 19 веке методом термического выщелачивания с последующей кристаллизацией хлористого калия из насыщенных солевых растворов (Страсбург, Германия) и применяется на ряде предприятий до настоящего времени. Процесс позволяет получать готовый продукт с содержанием хлористого калия до 98,8%, однако, он характеризуется большими тепловыми затратами, высоким коррозионным воздействием на оборудование горячих (95-100оС) солевых растворов, а также необходимостью принятия специальных мер в случае содержания в руде примесей карналлита, обуславливающих накопление хлористого магния в оборотном маточном растворе [118]. Обзорная схема Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей Калийные руды характеризуются относительно крупной вкрапленностью сильвина (0,5 – 5 мм), что создает благоприятные условия для его механического выделения из смеси с галитом. Флотационный метод производства хлористого калия получил широкое применение на калийных предприятиях Канады, России, Республики Беларусь, США, Германии, Испании, Бразилии, Чили, обеспечивающего мировое развитие производства KCl для сельскохозяйственных и промышленных целей. В настоящее время более 80% калийных руд различного состава перерабатываются флотационным методом.

С учетом состава исходного сырья, содержащего 23 - 27% КСl, при получении одной тонны продукта образуется 0,1 - 0,5 т глинисто-солевых шламов и 3,5 -4,5 т (в зависимости от степени извлечения) твердых галитовых отходов (солеотхо-дов). Образующиеся ежегодно на калийных предприятиях миллионы тонн жидких и твердых отходов складируются на дневной поверхности в солеотвалы и рассоло-шламохранилища соответственно.

Глинисто-солевые шламы, размещаемые в шламохранилищах равнинного или овражно-балочного типов, представляют собой 69 - 82 – процентную суспензию зерен галита и сильвина и глинистых частиц в насыщенных рассолах с минерализацией порядка 200 - 250 г/л. Твердые галитовые отходы размещаются вблизи обогатительных фабрик в солеотвалы, при этом под складирование ежегодно дополнительно изымаются десятки гектаров сельскохозяйственных и лесных угодий.

На рудниках предприятия ПАО «Уралкалий» эксплуатируется семь рассоло-шламохранилищ: три долинного и четыре равнинного типа, общей площадью 668,3 га, в которых заскладировано около 36 млн. м3 глинисто-солевых шламов. Площадь, занимаемая солеотвалами, составляет 716,5 га, на которой заскладировано 522,6 млн. т. галитовых отходов. Таким образом, при практически одинаковых, занимаемых площадях складирования жидких и твердых солеотходов, объем галито-вых отходов, размещенных на солеотвале, на порядок превышает объем складирования глинисто-солевых шламов в рассоло-шламохранилищах [63, 102, 103].

Определение плотностимассиваотвалагалитовыхотходов

Существует два способа складирования – сухое и гидронамыв. При сухом складировании производят отсыпку солеотходов с помощью отвалообразователей. При гидронамыве массив солеотвала образуется при осаждении твердой части пульпы.

Сухое складирование используется на калийных предприятиях Белоруссии, Германии и в России. В Канаде производят гидронамыв солеотходов. В последние годы ПАО «Уралкалий» на нескольких солеотвалах производят гидронамыв соле-отходов.

При сухом складировании солеотходы доставляют на солеотвал конвейерами и отсыпку производят самоходными ленточными отвалообразователями (рисунок 2.1). В качестве отвалообразователей используют как легкие отвалообра-зователи с длиной стрелы 25 м типа ПЛТ-1200, так и тяжелые с длиной стрелы 75 – 100 м типа ОШР 1600/110.

Преимущества легких отвалообразователей: небольшая стоимость, небольшие затраты на планировку для передвижек. Недостатки – малый объем отсыпки с одной установки, что ведет к частым передвижкам; повышенная опасность ввиду установки отвалообразователей вблизи верхней бровки солеотвала. Преимущества тяжелых отвалообразователей: большой объем отсыпки с одной установки, высокая безопасность работ. Недостатки: высокая стоимость, большие потери объема складирования из-за малого угла подъема, большие затраты на передвижку оборудования.

Кроме этого легкие отвалообразователи эффективны на солеотвалах небольшой ширины, которые характерны для Верхнекамья ввиду сильно пересеченной местности. На рисунке 2.1 представлена технологическая схема сухого складирования солеотходов. Рисунок 2.1 – Технологическая схема сухого складирования солеотходов Тяжелые отвалообразователи эффективны при больших часовых потоках со-леотходов и больших площадях солеотвалов.

В зависимости от физико-механических свойств пород, слагающих основание солеотвала, отсыпку производят в один или два слоя. Высота солеотвалов достигает 100 м, а в Германии 150 м. Для обеспечения устойчивости откосов солеот-вала наклон основания солеотвала при сухой отсыпке не должен превышать 5о – 7о. Плотность свежеотсыпанных солеотходов не превышает 1,40 т/м3. Под весом вышележащих солеотходов происходит их уплотнение. Максимальная плотность в основании солеотвала - 1,90 т/м3. При уплотнении происходит оседание солеот-вала. Во времени оседание происходит неравномерно. В начальный период скорость оседаний большая, а затем уменьшается. На рисунке 2.2 представлено сухое складирование солеотходов с помощью отвалообразователя ПЛТ-1500.

Сухое складирование солеотходов с помощью отвалообразователя Для поддержания достигнутой высоты солеотвала на ПАО «Уралкалий» про изводят многократную подсыпку солеотходов под основания наращиваемых конвейерных линий. Производительность при подсыпке значительно меньше, так как планирование основания под размещение конвейера производится бульдозерами. Во время планировочных работ и наращивания конвейерных линий доставку соле-отходов ведут другими конвейерными линиями. Опыт показывает, что надежная работа солеотвала достигается при наличии на солеотвале не менее 3-х точек отсыпки. Одна в работе, вторая – наращивание, третья – резервная.

На СКРУ-2 был проведен опытный гидронамыв с целью использования площади шламохранилища заполненного осадком шлама, под солеотвал. Идея применения гидравлического способа складирования возникла тогда, когда появилась необходимость в расширении площади солеотвала на Втором Соликамском рудоуправлении. Наиболее перспективной площадью под расширение солеотвала являлась площадь заполненного твердой частью шлама шламохранилища, так как шла-мохранилище примыкало к солеотвалу через разделительную дамбу. Грунты заполненного шламохранилища, слабые их можно использовать под основание только путем постепенного нагружения слоями отвала небольшой высоты. Наиболее приемлемым способом такого нагружения является гидронамыв, поскольку при этом солеотходы растекаются по большей площади, высота слоев может быть выбрана любая и обеспечивается безопасность работ, так как оборудование на намытом массиве вначале не используется [18].

Пульпу готовили в воронке, установленной на верхней бровке солеотвала. В воронку сбрасывали солеотходы с отвалообразователя ПЛТ-1500 и подавали рассол. Объемное отношение ТV : ЖV составляло 1 : 1,5 2. После воронки пульпа стекала по лотку, закрепленному на откосе солеотвала. На площади шламохрани-лища образовывался намытый массив с углом откоса 2о – 4о. Намыв проводили постепенно, выпора шламовых отложений не происходило. Ввиду большой скорости пульпы из-за неровностей лотка происходило ее разбрызгивание. Так как для приготовления пульпы использовали рассол шламохранилища, который был недона-сыщен, то в месте падения брызг возникали каверны, которые привели к разрушению лотка.

При приготовлении пульпы на откосе отвала солеотходы сбрасывали на откос и в это место подавали рассол. Через некоторое время на откосе образовывалась траншея, в которой происходило образование пульпы.

Расчеты и опыт эксплуатации показали, что борта траншеи устойчивы и не вызывают оползневых явлений при высоте траншеи до 40 м на откосах солеотвала из мелкозернистых (флотационных) солеотходов в возрасте не менее одного года и при высоте траншеи 20 м на откосе солеотвала из крупнозернистых (галургиче-ских) солеотходов так же в возрасте не менее года. В настоящее время этот способ приготовления пульпы используется на солеотвалах ПАО «Уралкалий».

Способы рекультивацииоткосовиплоскойвершиныгалитовогоотвала

Усадка отвала требует подсыпки солеотходов для сохранения достигнутой высоты. Так как усадка происходит во времени, то для планирования процесса отсыпки солеотвала с минимальными затратами на подсыпку, необходимы данные о процессе усадки солеотвала в течение технологического времени шага отсыпки.

Величина этих оседаний будет зависеть от интенсивности роста высоты отсыпки. Так как при сухой отсыпке на шаге передвижки высота отсыпаемого массива равна высоте солеотвала, а при гидронамыве она в несколько раз меньше, то при сухой отсыпке оседания верхней бровки солеотвала в работе отсыпки будут значительно больше.

В результате уплотнения отвальный материал цементируется и превращается из влажной рыхлой массы в плотную полиминеральную соляную породу с зернистой структурой. Пористость свежеотсыпанного материала составляет 40-45 %, а в основании отвала 0-2 %. В результате уплотнения пород происходит со временем усадка, достигающая в целом 10-15 % начальной высоты отвала.

В результате воздействия атмосферных осадков и влаги, впитываемой из воздуха, на поверхности и в теле солеотвалов активно развиваются процессы растворения.

На оседания солеотвала также влияет растворение солеотходов атмосферными осадками. Для солеотвала со свободной поверхностью зависимость оседаний за счет растворения от высоты насыпи и годового слоя атмосферных осадков представлена на рисунке 2.13.

Составляющая оседаний от растворения для галерей и перегрузочных узлов существенно снижается за счёт экранирующего эффекта их фундаментов.

На солеотвалах образуются рассолы различного происхождения. Их можно разделить на три типа: рассолы отжатия, вторичные (карстогенные) рассолы и конденсационные рассолы.

Рассолы отжатия формируются при уплотнении солеотвала из свежеотсы-панной влажной массы. Наиболее быстро рассолы выделяются в первые месяцы после отсыпки рыхлого материала, затем процесс заменяется в связи с обезвожива 65 нием материала и частичным переходом растворенных солей в кристаллизационную форму. 300

При уплотнении 1 м3 солеотходов выделяется 0,089 м3 рассолов с минерализацией до 300 г/дм3. Рассолы отжатия распространены вблизи фронта отсыпки. В случае значительной мощности свежеотсыпанной толщи они быстро проникают вглубь, достигая основания (экрана) солеотвала.

Вторичные, карстогенные рассолы образуются в результате растворяющего действия атмосферных осадков. Их количество зависит от разности количества выпадающих осадков и испарения влаги с солеотвала. При попадании в отвал дождевые воды насыщаются солями.

Конденсационные рассолы образуются за счет конденсации атмосферной влаги при колебаниях температуры и влажности воздуха.

Крупная зернистость, трещиноватость, первичная рыхлость материала обусловливают высокую водопроницаемость отвалов на значительную глубину. В связи с этим на поверхности отвалов формируется своеобразный «инфильтраци-онно-коррозионный» карстовый рельеф, отличающийся от коррозионного рельефа водонепроницаемых поверхностей в естественных выходах соляных пород.

Соляной материал сцементирован. Инфильтрация происходит по коррозионным трубам, развитым по углублениям. В днищах накапливается остаточный материал.

В результате коррозионных процессов происходит углубление, слияние и укрупнение трубчатых образований, а также накопление глины в их днищах.

Водопроницаемость, высокая растворимость материала, наличие нерастворимых примесей и плотностная неоднородность отвалов предопределяют условия проникновения атмосферных осадков и формирование в них своеобразной гидродинамической зональности. Выделяются зоны: поверхностного движения вод, аэрации и горизонтальной циркуляции.

В результате взаимодействия атмосферной влаги и рассолов с галитовой породой на поверхности и внутри солеотвалов образуются различные карстовые формы. Поверхностные карстовые формы связаны в основном с движением воды по поверхности и в зоне аэрации. Они представлены отрицательными (углубления, колодцы, трубы, рвы, воронки, ложбины) и положительными (гребни, выступы) разновидностями.

Поверхность отвалов покрыта своеобразными микроформами карста. Их форма и размеры всецело определяются возрастом поверхности, подверженной растворяющему воздействию атмосферных вод.

Карстовый рельеф быстро эволюционирует в направлении смены мелких форм на более крупные. Положительные формы рельефа поверхности солеотвала, отчасти связаны с останками конвейерного оборудования, конвейерных эстакад и перегрузочных узлов (куски металла, резины, шифера), которые изолируют участки на поверхности отвалов от воздействия осадков и приводят к образованию различной формы и размеров останцов.

В течение времени, когда возраст отвала измеряется десятками лет, отвалы отсыпка которых прекращена, а также старые части действующих отвалов представляют собой своеобразные карстовые массивы. Со временем по мере накопления на отвале нерастворимого материала интенсивность карстовых процессов снижается.

Интенсивное растворение материала и вынос солей за пределы отвалов представляет собой серьезную проблему. Вокруг отвалов формируются зоны засоления, вытягивающиеся по направлению движения грунтовых вод. Есть основания полагать, что по мере закарствования процесс выноса солей из отвалов усиливается.

В понижениях, прилегающих к подножию отвалов, образуются озера с соленой водой, в которых оседают соли. Происходит прогрессирующее засоление поверхностных водотоков и водоемов. Засоляются и деградируют почвы, нарушаются их структурные свойства и усиливается эрозионный смыв.

Реализация способа размещения шламохранилища на территории будущего солеотвалаполоводовского калийногокомбината

Бермы создаются в тыловой части солеотвала и по бокам. Фронтальная часть отвала оборудуется бермами на заключительных стадиях отвалообразования. Бермы формируются снизу-вверх: две технологические, одна транспортная и т.д. Ширина технологической бермы составляет 3,5 м, а транспортной - 8 м. Ширина берм выбрана минимальная, но с условием обеспечения технологических нужд. На техническом этапе рекультивации солеотвалов проводят грубую и чистовую планировку плоской вершины солеотвалов и специальную подготовку поверхности внешних откосов.

На стадии грубой планировки проводят предварительное выравнивание поверхности с выполнением основных объемов планировочных работ, которые следует осуществлять вслед за продвижением фронта отсыпки отходов с минимальным отставанием, обеспечивающим безопасность работ. В процессе грубой планировки создается необходимый рельеф на плоской вершине солеотвала, благодаря чему сокращаются затраты на проведение чистовой планировки.

Чистовая планировка проводится с целью обеспечения благоприятных условий для произрастания растений, путем создания на плоской вершине солеотвалов соответствующего микрорельефа, профиль которого может иметь волнистый характер, односкатный уклон, двускатный, либо спланирован в виде пологой лощины. При этом на плоской вершине солеотвала формируют замкнутые микробассейны площадью, не превышающей одного гектара. Такие замкнутые бассейны, расположенные на плоской вершине солеотвалов, являются простейшими устройствами, обеспечивающими, накопление и более равномерное распределение лине-вых и талых вод на рекультивированных площадях.

Гидроизоляция плоской вершины предусматривает пропитку геотекстиля типа Дорнит-ТС-250 из полипропиленового волокна плотностью 250 г/м2. Пропитывают нефтяным строительным битумом БН 70/30 ГОСТ 6617-76 с расходом 4,0-5,0 кг/м2 при температуре 130о-140оС и укладывают полотна на подготовленное основание плоской вершины солеотвала. При этом пропитка, укладка и соединение полотнищ между собой осуществляется путем использования специального устройства для пропитки битумом и укладки рулонных материалов [1]. Соединение полотнищ между собой осуществляется под действием силы тяжести полотен, пропитанных битумом, по мере охлаждения битума. При необходимости стыковые соединения дополнительно уплотняют легким ручным катком.

Сверху укладывают мембрану из полиэтилена низкой плотности толщиной 1,5 мм при этом, соединения полотнищ между собой осуществляют путем сварки. На сформированный экран отсыпают потенциально плодородный слой грунта толщиной не менее 0,5 м с последующим землеванием.

Также возможен вариант укладки полиэтиленовой мембраны низкой плотности толщиной 1,5 мм между двумя прокладками из геотекстиля типа Дорнит ТС-250. Соединение полотнищ геомембраны между собой осуществляют путем сварки. По завершению планировочных работ на плоской вершине солеотвалов приступают к подготовке поверхности солеотвалов на откосах.

На внешних откосах солеотвалов формируют специальный микрорельеф, обеспечивающий устойчивость грунтового слоя на откосах и более равномерное распределение влаги, необходимой для нормального питания и развития растений, при этом предварительного выполаживания откосов не производится. Предлагаются разные варианты подготовки поверхности внешних откосов, существующих солеотвалов, к планируемой рекультивации.

Первый вариант предусматривает формирование на откосах солеотвалов замкнутых микробассейнов. Полотна гидроизоляционного материала шириной 0,5-1,0 м укладывают на откосе в продольном и поперечном направлениях с шагом 5-10 м в зависимости от крутизны откоса. Крепление полотен на откосах осуществляют металлическими шпильками (арматурой) диаметром 6-8 мм и длиной 30 см, вручную. В таком виде подготовленные участки оставляют на один-два года. По истечении этого времени открытые участки откосов растворяются атмосферными осадками, образуя углубления (замкнутые микробассейны) глубиной 20-30 см, в которые укладывают экран, после чего откосы вместе со сформированными на них микробассейнами засыпают потенциально плодородным грунтом [2].

Гидроизоляция по первому варианту предусматривает устройство на внешних откосах солеотвалов в продольном направлении контрбарьеров. Они изготавливаются с использованием опалубки. После заливки опалубки раствором на верхнее основание пирамиды укладывают полоску профилированного полиэтилена шириной 20-25 см анкерными ребрами вниз на глубину ребра – 10 мм. После затвердевания раствора (через сутки) опалубку снимают и переставляют ее на следующий участок. Затем производят укладку профилированных полиэтиленовых полотен, толщиной 1,3 мм с анкерными ребрами высотой 10 мм, на откосы – ребрами вверх и ориентированными поперек склонов. На сформированный экран производят отсыпку потенциально-плодородного слоя грунта толщиной 60 см.