Способ рекультивации породного отвала с экологической направленностью
METHOD OF RECLAMATION OF A WASTE DUMP WITH AN ENVIRONMENTAL FOCUS

Область техники
Предлагаемый способ относится к горному делу, в частности к освоению месторождений открытым способом и восстановлению нарушенных отрытыми горными работами территорий, и может быть использован при добыче полезного ископаемого и рекультивации породных отвалов.
Уровень техники
Известен способ рекультивации породных отвалов (патент RU 2684236 С1, 04.04.2019, МПК А01B 79/02, Бюл. № 10), включающий укладку отходов в отвал, покрытие их слоем почвенного грунта и посев трав, причем для снижения затрат на рекультивацию и создания потенциально плодородного слоя почвенный слой формируют путем внесения в голый грунт субстрата, приготовленного из смеси ила с городских очистных сооружений, ила со дна пруда-охладителя вод теплоэлектроцентрали глиноземного производства и вскрышной породы добычи песка в соотношении по массе 0,5:0,5:1, толщиной слоя субстрата 15-20 см.
Недостатком известного способа является низкая экологическая эффективность отсыпанного породного отвала, покрытого плодородным слоем почвы.
Известен способ рекультивации породного отвала (патент RU 2763561 С1, 30.12.2021, МПК E21C 41/32, Бюл. № 1), включающий укладку отходов в отвал, покрытие их плодородным слоем почвы и посев трав, причем укладку отходов в отвал выполняют Г-образной формы у карьерной выработки, покрывают отвал наступающим фронтом от периферии плодородным слоем почвы из двух складов постоянного хранения плодородного слоя почвы: Г-образной формы на берме безопасности борта карьера, снятого в границах породного отвала, и прямоугольной формы, снятого в границах карьера, формирование складов постоянного хранения выполняют в следующей последовательности: выделяют полосы снятия плодородного слоя почвы (ПСП) бульдозером для концентрации ее в буртах, с последующей отгрузкой экскаватором на конвейер для перемещения ПСП на место постоянного хранения и укладкой отвалообразователем в полосы на территорию склада ПСП до момента нанесения на породный отвал, на завершающем этапе горнотехнической рекультивации после окончания горных работ ПСП из складов отгружают экскаваторами ЭКГ-5А через самоходный бункер на конвейер и отсыпают его с использованием отвалообразователя, а затем бульдозером производят разравнивание нанесенного на поверхность отвала почвенного слоя.
Недостатком известного способа является низкая экологическая эффективность отсыпанного породного отвала, покрытого плодородным слоем почвы.
Известен наиболее близкий способ рекультивации породного отвала с экологичной направленностью (Технология рекультивации земель при разработке угольных месторождений в северных регионах России. Зеньков И.В., Морин А.С., Кирюшина Е.В., Вокин В.Н., Веретенова т, А., Кондрашов П.М., Павлова П.Л., Брежнев Р.В./ Уголь, №4, 2020, с. 62-67), включающий поэтапную подготовку территорий в границах карьера и внешних отвалов путем спила стволов деревьев и кустарников, вытаскивание пней, рубки древесной массы до фракции щепы передвижным гусеничным измельчителем с дизель-электрическим приводом ходовой части и рабочего оборудования, позволяющим веером набрасывать измельченную древесную массу на поверхность горного отвода, в границах снимаемого плодородного слоя почвы (ПСП), укладку отходов в отвал, покрытие их ПСП и посев трав.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом является повышение экологической эффективности отсыпанного породного отвала, покрытого плодородным слоем почвы.
Настоящий технический результат достигается в способе рекультивации породного отвала с экологичной направленностью, включающий поэтапную подготовку территорий в границах карьера и внешних отвалов путем спила стволов деревьев и кустарников, вытаскивание пней, рубки древесной массы до фракции щепы передвижным гусеничным измельчителем с дизель-электрическим приводом ходовой части и рабочего оборудования, позволяющим веером набрасывать измельченную древесную массу на поверхность горного отвода, в границах снимаемого плодородного слоя почвы (ПСП), укладку отходов в отвал, покрытие их ПСП и посев трав, причем древесную щепу подают шнековым питателем в барабанный измельчитель щепы до фракции древесной муки, установленный на ходовой базе передвижного гусеничного измельчителя, при этом в шнековом питателе выполняют сушку древесной массы подведенными выхлопными газами дизельной установки, далее древесную муку равномерно распыляют аэродинамическим потоком через сотовый раструб по заходке гусеничного измельчителя, затем фрезерно-шнековой машиной для снятия ПСП и погрузки его в автотранспорт выполняют усреднение древесной муки в снимаемом ПСП действиями процессов: снятия ПСП, транспортирование промежуточным конвейером ПСП и разгрузка его в перегрузочно-накопительный бункер, последующим периодическим транспортированием разгрузочным конвейером в автотранспорт.
Отличительными признаками являются:
древесную щепу подают шнековым питателем в барабанный измельчитель щепы до фракции древесной муки, установленный на ходовой базе передвижного гусеничного измельчителя, при этом в шнековом питателе выполняют сушку древесной массы подведенными выхлопными газами дизельной установки, далее древесную муку равномерно распыляют аэродинамическим потоком через сотовый раструб по заходке гусеничного измельчителя, такая форма подготовки органического удобрения позволяет применять его на основных процессах покрытия ПСП с высокой экологической эффективностью;
фрезерно-шнековой машиной для снятия ПСП и погрузки его в автотранспорт выполняют усреднение древесной муки в снимаемом ПСП действиями процессов: снятия ПСП, транспортирование промежуточным конвейером ПСП и разгрузка его в перегрузочно-накопительный бункер, последующим периодическим транспортированием разгрузочным конвейером в автотранспорт, это дает экологическую эффективность за счет усреднения органического удобрения в ПСП и увеличения его качества для повышения эффективности биологического этапа рекультивации земель.
Сравнение заявляемого решения с аналогом и прототипом не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».
Краткое описание рисунка
На фиг. приведена схема рекультивации породного отвала с экологичной направленностью по предлагаемому способу, включающая: 1 - поэтапную подготовку территорий в границах карьера и внешних отвалов; 2 - спил стволов деревьев и кустарников; 3 - вытаскивание пней; 4 - рубку древесной массы до фракции щепы; 5 - сушку древесной щепы подведенными выхлопными газами дизельной установки; 6 - измельчение щепы до фракции древесной муки; 7 - равномерное распыление древесной муки по заходке измельчителя; 8 - усреднение древесной муки в снимаемом ПСП; 9 - укладка отходов карьера в отвал; 10 - транспортировка обогащенного древесной мукой ПСП на отвал; 11 - покрытие погашенной поверхности отвала обогащенным ПСП; 12 - посев трав после горнотехнической рекультивации; 13 - посадка кустарников в пределах рекультивируемой части отвала; 14 - орошаемый полив растительности.
Осуществление изобретения
Осуществление способа рекультивации породного отвала с экологичной направленностью выполняют в следующей последовательности.
ЛТ-72
Vermeer HG4000
ДЭТ-250
Т-330
Подготовку территорий в границах карьера и внешних отвалов 1 выполняют в пределах отведенного этапа. Спил стволов деревьев и кустарников 2 осуществляют бензопилами. Для вытаскивания пней 3 используют бульдозер Т-130. Весь объем биомассы загружают манипулятором  в приемный бункер передвижного гусеничного измельчителя древесной массы  с дизель-электрическим приводом ходовой части и рабочего оборудования. Путем дополнительной модернизации в конструкцию измельчителя на его шасси установлена молотковая дробилка для получения древесной муки. Для более эффективной работы молотковой дробилки в ее шнековый питатель подведены выхлопные газы дизельной установки для выполнения сушки сырья 5. На передвижном гусеничном измельчителе щепорезом выполняют рубку древесной массы 4 до фракции щепы 10×10 мм. Измельчение щепы 6 до фракции древесной муки 0,5×1,0 мм используют молотковую дробилку с подсушенным сырьем. Для равномерного распыления древесной муки 7 по заходке измельчителя используют вентилятор и аэродинамический поток через сотовый раструб, обеспечивающий ровное дозирование материала по ширине подачи. Для усреднения древесной муки 8 в снимаемом ПСП используют фрезерно-шнековую машину для снятия ПСП и погрузки его в автотранспорт [4]. Усреднение древесной муки в снимаемом ПСП выполняют действиями процессов: снятия ПСП, транспортирование промежуточным конвейером ПСП и разгрузка его в перегрузочно-накопительный бункер, с последующим периодическим транспортированием разгрузочным конвейером в кузов автомобиля. Такое равномерное обогащение ПСП древесной мукой повышает его качество для биологической рекультивации на уложенных отходах карьера 9 в отвале. Транспортировку обогащенного древесной мукой ПСП 10 на отвал выполняют автосамосвалами грузоподъемностью до 40 т. Для покрытия погашенной поверхности отвала 11 обогащенным ПСП в виде продуктивной смеси используют для разравнивания бульдозер  (). Конечным итогом горнотехнического этапа является спланированная поверхность погашенного отвала, верхний слой которого отсыпан продуктивной смесью толщиной 0,4 м, состоящей из ПСП и древесной муки. Далее следуют работы, входящие в биологический этап рекультивации земель: посев трав 12, посадка кустарников13, орошаемый полив растительности 14.
Таким образом, экологическая эффективность отсыпанного породного отвала, покрытого плодородным слоем почвы, обогащенного древесной мукой, дает быструю и буйную растительность.
Источники информации
1. Патент RU 2684236 C1, 04.04.2019, МПК E21C 41/32, Бюл. № 10.
2. Патент RU 2763561 C1, 30.12.2021, МПК E21C 41/32, Бюл. № 1.
3. Технология рекультивации земель при разработке угольных месторождений в северных регионах России. Зеньков И.В., Морин А.С., Кирюшина Е.В., Вокин В.Н., Веретенова т, А., Кондрашов П.М., Павлова П.Л., Брежнев Р.В./ Уголь, №4, 2020, с. 62-67.
4. Патент RU 2778116 C1, 15.08.2022, МПК E21C 41/32, Бюл. № 23.