Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для изоляции поверхностей техногенных массивов, например хвостохранилищ, слагающихся из токсичных отходов, с целью восстановления нарушенных земель.
Известен способ консервации и изоляции техногенных месторождений [1], заключающийся в приготовлении гидроизоляционной смеси, содержащая отходы полиэтилена, укладки ее на поверхность хранилища, нанесении на остывшую поверхность дренажного слоя из крупнозернистого материала, с дальнейшим нанесением на поверхность слоя мятую глину 0,2- 0,4 м и её уплотнением, укладкой гидроизоляционной смеси на подготовленную поверхность осуществляемая экструзивно, при температуре 180-200°С полосами шириной 2-2,5 м с взаимным перекрытием на 0,15-0,2 м, а образовавшийся дренажный слой наносится толщиной 0,1-0,15 м, при этом гидроизоляционная смесь содержит в качестве отходов – отходы полиэтилена высокого и низкого давления, а также дополнительно - полиизобутилена и газовую сажу.
Недостатком данного способа является потенциальная опасность высвобождения вредных веществ, при нагревании отходов полиэтилена, большая энергоемкость приготовления гидроизоляционной смеси, а также трудоемкость и многостадийность процесса.
Известен способ создания почвенно-растительного покрова при рекультивации нарушенных земель [2], заключающийся во внесении на поверхность грунта отходов, минеральных удобрений и посев многолетних трав. При этом на поверхность грунта наносятся отходы горнодобывающей промышленности слоем не менее 5 см, содержащие кальцит и/или гидросиликат магния. В качестве отходов горнодобывающей промышленности используют также карбонатитовые отходы, или отсев оливинитовой руды, или серпентинитомагнезит.
Вносятся комплексные удобрения N70P70K70, затем слоем до 1 см рассыпают вспученный вермикулит с гранулами до 4 мм, осуществляется посев смеси семян многолетних растений и полив водой, покрывая полимерной пленкой, удаляемая на 5-7-й день. В качестве семян многолетних растений используют овсяницу красную, тимофеевку луговую, кострец безостый, волоснец песчаный в количестве 50-100 г/м2. Полив водой проводят из расчета 5 л/м2.
Недостатками данного способа являются трудность формирования экранирующего и плодородного слоя, из-за применения вермикулита, обладающего высоким коэффициентом водопоглощения, а также малая мощность экранирующего слоя, обеспечивающее проникновение корневой системы в загрязненный грунт, тем самым приведящая к остановке роста и развития растений.
Известен способ рекультивации хвостохранилищ [3], принятый за прототип, где на техническом этапе формируют песчано-гравийную прослойку фракцией от 2 до 5 мм и мощностью от 10 до 15 см, затем укладывают геосинтетический материал плотностью от 160 до 180 г/м2 и толщиной от 2 до 4 мм, наносят искусственно-созданный субстрат, изготовленный из плодородного грунта, включающий сапропель, активный ил и старику в соотношении: 60:20:10:10 мощностью от 10 до 15 см, а биологический этап рекультивации осуществляют посевом семян травосмеси многолетних низовых злаков с нормой высева от 40 до 70 кг/га и вносят природную древесную мульчу с удельным расходом от 1100 до 1300 кг/га методом гидропосева.
В качестве наиболее близкого аналога выбран способ рекультивации хвостохранилищ [3], включающий укладку песчано-гравийной прослойки, геосинтетического материала, плодородного грунта и проведение биологической рекультивации, причем перед укладкой прослойки производят планировку поверхности хвостохранилища с послойной укладкой над барьерным грунта толщиной 70-90 см, укладывают геомембрану типа HDPE толщиной 1,5-2,5 мм на верхний слой обратного фильтра толщиной 30 см.
Недостатками указанных способов являются трудоемкость и продолжительность осуществления операций для воспроизводства земель, отчуждаемых техногенными объектами горного производства, отсутствие фильтрационного слоя, приводящее к накоплению воды в почвообразующем слое, негативно влияющее на эффективность прорастания растительности.
Техническим результатом изобретения является использование доступных экологически чистых естественных материалов; подбор параметров изолирующего слоя состоящего из слоя спланированного барьерного грунта и устройством грунтовых валиков располагаемых на оптимальном расстоянии друг от друга и укладкой на них геомембраны ограничивающая образование сплошной фильтрации; дренажного слоя и слоя обратного фильтра, обеспечивающие перехват и отвод излишней воды из плодородного верхнего слоя, способствующий эффективному прорастанию растительности.
Технический результат достигается тем, что перед укладкой прослойки производится планировка поверхности хвостохранилища, с послойной укладкой над ним барьерного грунта толщиной 140 см с устройством на оптимальном расстоянии друг от друга грунтовых валиков, геомембрану типа HDPE толщиной 0,1 см, дренажной песчано-гравийной прослойки с фракциями от 4 до 6 мм, толщиной 30 см, для перехвата фильтрационных вод из верхнего слоя обратного фильтра толщиной 15 см, состоящего из мелких частиц глины размером 0,001-0,01 мм, песка мытого среднезернистого с частицами 1,5-2 мм, песка мытого крупнозернистого с крупностью 2,5-3 мм и плодородного слоя толщиной 40 см укладываемого над слоем обратного фильтра.
Способ рекультивации хвостохранилища поясняется следующими фигурами: фиг. 1 и фиг. 2 - схема укладки рекультивационных слоев
на поверхности хвостохранилища, где: 1 - суглинок (плодородный слой); 2 - обратный фильтр; 3 - песчано-гравийная прослойка; 4 - геомембрана; 5 - грунтовые валики, 6 - барьерный грунт.
Способ осуществляется следующим образом. Производится рекультивация хвостовых отложений, с осуществлением планировочных работ, с использованием бульдозеров из парка машин предприятия.
На окончательно выровненную площадку укладывается доставленный барьерный грунт толщиной 140 см, осуществляется планировка и на его поверхности устраиваются грунтовые валики.
Для полного разрыва капиллярных связей с хвостовыми отложениями в качестве противофильтрационного элемента над барьерным грунтом укладывают геомембрану типа HDPE толщиной 0,1 см.
Далее для перехвата фильтрационных вод из обратного фильтра над геомембраной укладывают дренажную песчано-гравийную прослойку с фракциями от 4 до 6 мм, толщиной 30 см.
Поверх песчано - гравийного слоя укладывают слой обратного фильтра толщиной 15 см, состоящего из мелких частиц глины размером 0,001-0,01 мм, песка мытого среднезернистого с частицами 1,5-2 мм, песка мытого крупнозернистого с крупностью 2,5-3 мм
Поверх слоя обратного фильтра укладывают плодородный слой из суглинка толщиной 40 см.
Пример осуществления способа. Конструктивные особенности способа рекультивации на отвалах и хвостохранилищах Табошар, Адрасман и Дегмайское приведены на таблице 1. Отвалы и хвостохранилища имеют защитные покрытия нейтрального слоя грунта толщиной от 0,7 м до 2,5м., но некоторые из них устроены без защитного покрытия
Предлагаемый способ прост в исполнении, применяемая геомембрана экологически безопасна и нейтральна к агрессивным средам, устойчива к разнице температур в пределах от -60 до +100°С, способствует поддержанию прочностных характеристик изолирующего материала.
Способ рекультивации хвостохранилищ позволяет использовать выбранный метод повсеместно, с доступными экологически чистыми естественными материалами; минимизировать ресурсные затраты на проведение работ; обеспечивает образование сплошной фильтрации во избежание задержки воды, намачивание верхних слоёв и скольжение по геомембраны, а также обеспечивает высокую эффективность
