СПОСОБ ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ БОЛОТО- И ТОРФООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТОРФЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
METHOD OF NATURAL RENEWAL OF BOG AND PEAT GENERATING PROCESS AT DEVELOPMENT OF PEAT DEPOSITS

Изобретение относится к способам рекультивации выработанных производственных полей торфяных предприятий с целью возобновления болото- и торфообразовательного процесса и восстановления болотной растительности.
Главная проблема обводнения - это распределение воды во времени и пространстве выработанного торфяника.
Известны способы обводнения и восстановления болотообразовательного процесса, при которых осуществляют подъем (повышение) уровня грунтовой воды при помощи плотин-перегородок, установленных в дренажных канавах на территории торфяного карьера, обеспечивающий избыточное увлажнением поверхности дна карьера (Рекомендации по восстановлению болот, нарушенных осушительными работами. М., 2002, 17 с.). Данный способ основан на том, что увеличению обводненности выработанного торфяного карьера способствует засыпка каналов и строительство плотин, обеспечивающее последующее зарастание канав. С целью восстановления нормального гидрорежима болот предлагается уменьшить сток воды в открытых дренажных канавах путем установки ряда плотин-перегородок. Количество устанавливаемых плотин независимо от используемого материала определяют исходя из того, что расстояние между перегородками не должно быть слишком большим, чтобы обеспечить низкий перепад уровня воды между плотинами.
Однако известный способ имеет следующие недостатки, а именно он достаточно сложный и продолжительный на проведения работ, имеет высокие затраты на материалы для изготовления плотин-перегородок и продолжительность периода подъема уровня грунтовых вод, недостаток воды, необходимый для восстановления, отсутствие ясности в оценке морфологии дна карьеров, пересушенность остаточного торфяного слоя и слабое его намокание, а также его экранирующая роль при большой степени разложения торфа. Остаточный торфяной слой подвержен ветровой эрозии (дефляции), что влечет за собой обнажение поверхности минеральных отложений.
Задачей изобретения является упрощение и удешевление процесса получения избыточного увлажнения поверхности торфяного карьера для обеспечения условий роста болотной растительности.
Техническим результатом является восстановление болотообразовательного процесса на выработанных площадях торфяных предприятий за более короткие сроки по сравнению с существующими способами.
Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что в способе естественного возобновления болото- и торфообразовательного процесса при разработке торфяных месторождений путем создания избыточного увлажнения поверхности дна карьера согласно изобретению предварительно полностью снимают придонный торфяной слой, после чего последовательно проводят топографическую съемку, построение карты высот, геокартирование с последующим построением геологической карты. С назначением скважин выполняют гидрогеологическое бурение, после чего снимают слой минеральных отложений, толщину которого рассчитывают по формуле:
ПГКК
h = H - H, где
H - абсолютная отметка устья гидрогеологической скважины, м,
ПГКК
H - абсолютная отметка залегания подвижного горизонта капиллярной каймы, м,
ПГКК
УГВ
ПГКК
при этом H= H+ h, где
УГВ
H - абсолютная отметка уровня грунтовой воды, м,
ПГКК
h - высота капиллярного поднятия, м.
Проведение построения геологической карты позволяет получить информацию о литологическом составе минеральных отложений на территории выработанного торфяника.
Проведение гидрогеологического бурения в местах выхода на поверхность отдельных видов минеральных отложений позволит установить глубину залегания грунтовой воды и высоту капиллярного поднятия. Полное извлечение торфа и частичное снятие слоя подстилающих минеральных отложений на рассчитанную глубину, позволяет сохранить существующий пониженный уровень грунтовых вод (УГВ). Избыточное увлажнение поверхности дна карьера обеспечивается появлением подвижного горизонта капиллярной каймы (ПГКК) вблизи поверхности при неизменном УГВ.
Изобретение поясняется следующими чертежами, где:
кп
на фиг.1 - представлена обобщенная модель водно-физических свойств минеральной геологической среды поверхности суши, отражающая причину развития болотообразовательного процесса за счет наличия горизонта капиллярной каймы вблизи поверхности суши, на которой указаны наименования сред: 1 - микропористая (водоупорная), 2 - высококапиллярно-пористая, среднекапиллярно-пористая, 4 - низкокапиллярно-пористая и 5 - макропористая. Обозначены также высоты капиллярного поднятия h. Стрелками указаны основные направления передвижения природной воды;
на фиг.2 - высота поднятия капиллярной каймы в различных видах минеральных отложений;
на фиг.3 - сравнительная схема технологических подходов добычи торфа и поэтапное выполнение работ по восстановлению болотообразовательного процесса;
на фиг.4 - пример геологического разреза соприсутствием придонного слоя 6 торфа, под которым расположен слой 7 крупнозернистого песка, а под ним обозначен уровень 8 грунтовый вод;
на фиг.5 - пример геологического разреза с полным снятием придонного слоя 6 торфа и оставшимся слоем 7 крупнозернистого песка и уровнем 8 грунтовый вод. На данном разрезе указаны скважины 9;
на фиг.6 - топографическая карта по результатам геодезической съемки;
на фиг.7 - геологическая карта по результатам геокартирования с обозначением бывшей границы 10 распространения торфа;
на фиг.8 - карта проектируемого расположения скважин 11 гидрогеологического бурения;
на фиг.9 графически приведена расчетная схема толщины снимаемого слоя минеральных отложений, где указаны абсолютная отметка 12 устья скважины, уровень 8 грунтовой воды (УГВ), капиллярная кайма 13 и высота 14 капиллярного поднятия;
на фиг.10 в качестве примера приведен геологический разрез с частично снятым слоем 7 крупнозернистого песка и уровнем 8 грунтовых вод.
кп
За избыточное увлажнение минеральной геологической среды, как основы развития болото- и торфообразовательного процесса, принято близкое положение подвижного горизонта капиллярной каймы (ПГКК) вблизи поверхности суши (фиг.1), высота капиллярного поднятия которого h зависит от фракционного состава минеральных отложений и определяет положение уровня грунтовой воды (УГВ) (фиг.2).
Способ естественного возобновления болото- и торфообразовательного процесса при разработке торфяных месторождений в соответствии с фиг.3 осуществляют следующим образом. На одном из участков фрезерного поля, например, торфяного месторождения Озерецко-Неплюевское Конаковского района Тверской области по известной методике полностью был снят придонный слой торфа, оставшийся после разработки (фиг.4 и 5). Далее по известной методике была проведена геодезическая съемка участка фрезерного поля и построена топографическая карта (фиг.6). На топографической основе также по известной методике была проведена геологическая съемка участка и построена геологическая карта с указанием видов минеральных отложений и границ их распространения (фиг.7). После этого на участке в соответствии с характером минеральных отложений были запроектированы скважины 11 гидрогеологического бурения (фиг.8) и по известной методике осуществлена их проходка, определена абсолютная отметка 12 устья и измерена глубина залегания уровня 8 грунтовых вод (фиг.9). Далее, с учетом вида минеральных отложений и высоты 14 капиллярного поднятия, по каждой скважине 11 был произведен расчет и определена толщина снимаемого слоя. Данные приведены в таблице.
Данный способ восстановления может применяться как на выработанных площадях торфяных предприятий, где торфяная залежь сработана частично (остаточный придонный торфяной слой, как правило, составляет от 15 до 30 см), так и на действующих. Причем на действующих торфяных предприятиях предлагается полностью использовать новую технологию разработки при полном извлечении торфа.
Номер скважины
Абсолютная отметка устья скважины, м
Глубина залегания грунтовой воды, м
Абсолютная отметка уровня грунтовой воды, м
Высота капиллярного поднятия, м
Толщина снимаемого слоя минеральных отложений, м
1
127,35
0,50
126,85
0,1
0,40
2
127,23
0,36
126,87
0,1
0,26
3
127,21
0,40
126,81
0,1
0,20
4
127,14
0,24
126,90
0,1
0,14