ГРУНТОШЛАМОВАЯ СМЕСЬ
SOIL-SLIME MIX

Изобретение относится к охране окружающей природной среды, в частности к грунтошламовой смеси, получаемой в результате переработки (обезвреживания) отходов бурения, загрязненных нефтью и нефтепродуктами грунтов, шламов очистки трубопроводов, емкостей, и предназначено для использования при рекультивации нарушенных земель в процессе строительства линейных сооружений и площадочных объектов; ликвидации буровых шламовых амбаров, шламонакопителей, нефтешламонакопителей (внесения изоляционного слоя); создания рекультивационного слоя при рекультивации нефтезагрязненных земель; закреплении насыпи и откосов внутрипромысловых дорог, площадочных объектов обустройства на территории лицензионных участков недропользователей; рекультивации карьеров общераспространенных полезных ископаемых, руд при открытых горных работах, отвалов вскрышных пород для создания плодородного слоя грунта; отсыпки периферийных частей кустовых оснований; отсыпки территорий краткосрочной аренды, предоставляемой на период строительства объектов обустройства месторождений; укрепления насыпи обвалования кустовых площадок, шламовых амбаров; устройства оснований автомобильных дорог, трубопроводов в траншеях, оснований резервуаров вертикальных стальных (РВС) и др.; укрытияи и изоляции отходов при рекультивации полигонов размещения отходов.
Из уровня техники известен грунт связующий и состав рекультивации, включающий продукты смеси: воду, углевод, белок, соединения железа, прочную базу и волокнистый материал (US 7005005, 28.02.2006).
Известен грунт связующий и состав рекультивации, подходящий для нанесения на оголенную почву, чтобы предотвратить или замедлить эрозию почвы, и включающий продукты смеси: часть грунта связующего, необходимую для связывания частиц почвы и содержащую: воду, углевод, белок, соединения железа и прочную базу для увеличения растворимости углеводов и белков в воде, делая композицию сильно щелочной рН по крайней мере первоначально; и часть почвы рекультивации нарушенных земель, включающей: волокнистый материал, содержащий, по крайней мере, два различных типа волокон, один из типов волокон, который способствуют адгезии состава почвы, и другой из типов волокон, который способствуют появлению новых проросших семян или растений через волокнистый материал в почву (US 7021864, 04.04.2006).
Известен состав для рекультивации замазученных грунтов, в котором в качестве нефтеокисляющих компонентов наряду с другими используется мелкодисперсная сера, для интенсификации процесса биоразложения в состав дополнительно вводится активный ил или органика и адсорбент, а в качестве нефтеокисляющего компонента может быть использована недегазированная или недостаточно дегазированная сера (RU 2009101698, 27.07.2010).
Недостатком является недостаточное обеззараживание нефтяного шлама и других загрязнений.
Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании грунтошламовой смеси, которая исключала бы указанные выше недостатки.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение условий окружающей среды, восстановление продуктивности нефтезагрязненных и нарушенных земель в результате обогащения при очистке загрязненных земель кислородом и минеральными удобрениями и соответственно уменьшение нефтезягрязненных участков.
Указанный технический результат достигается в грунтошламовой смеси, содержащей нефтешлам, буровой шлам, торф, песок, воду, сорбенты и биодеструкторы углеводородов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нефтешлам и буровой шлам - 20-25
Песок - 20-30
Торф - 30-35
Сорбенты - 2-5: Миксоил или МИУ-С
Биодеструкторы углеводородов - 2-5: Сойлекс или Центрин
Вода - 10.
Грунтошламовая смесь производится из смеси бурового шлама (БШ), нефтешлама (НШ), песка, торфа, сорбентов (Миксоил или МИУ-С) и биодеструкторов углеводородов (Сойлекс или Центрин), препаратов деструкторов нефти в целях обезвреживания, переработки отходов бурения во вторичное сырье по ГОСТ 30772.
Обезвреженные и переработанные отходы БШ, НШ после его переработки представляют собой инертный экологически безопасный грунт. По классу опасности для окружающей среды получаемый грунт относится к веществам не выше IV класса опасности.
Использование грунтошламовой смеси, как правило, осуществляется при формировании профиля с перекрытием слоя чистого грунта не менее 0,5 м.
По физико-механическим показателям приготавливаемая грунтошламовая смесь должна соответствовать параметрам, указанным в таблице 1.
Таблица 1
Свойства
Параметры
Методы испытаний
в насыпи
в амбаре
Влажность, %
от 20 до 40
от 30 до 50
ГОСТ 5180
Плотность грунта, кг/м<sup>3</sup>
от 1600 до 2000
от 1400 до 1600
ГОСТ 5180
Плотность сухого грунта, кг/м<sup>3</sup>
от 1450 до 1750
от 1250 до 1500
ГОСТ 5180
Прочность по сопротивлению грунта срезу, кгс/мм<sup>2</sup>
>0,005
ГОСТ 12248
Коэффициент уплотнения грунта
0,80-0,90
ГОСТ 5180
Физико-механические показатели получаемой грунтошламовой смеси определяются для двух состояний:
- в каре амбара, после приготовления смеси в разрыхленном состоянии в целях ее размещения и захоронения;
- в насыпи, в конструктивном слое после уплотнения, при использовании в строительном направлении или в качестве изоляционного слоя.
Эффект обезвреживания при переработке БШ, НШ и получении заявленной смеси достигается за счет связывания частиц выбуренной породы, входящей в состав БШ вносимыми материалами, и деструкции экотоксикантов (нефтепродуктов и др. токсических веществ) биодеструкторами промышленного изготовления либо выращенными из аборигенных культур на носителе - торфе, а также естественным путем за счет входящих в состав торфа гидролизуемых углеводов, гуминовых кислот, фульвокислот, целлюлозы и лигнина, способствующих деструкции остаточных нефтепродуктов до битумов.
Обезвреживающий эффект при использовании достигается за счет превращения отходов бурения и НШ в инертную рыхлую массу путем добавления торфа, песка, сорбентов (Миксоил или МИУ-С) и биодеструкторов углеводородов (Сойлекс или Центрин) для связывания в ее структуре загрязняющих веществ и придания полученному материалу заданных свойств как строительного материала в виде заданной композиции.
Основные физико-химические характеристики грунтов в зависимости от области применения должны соответствовать таблице 2.
Таблица 2
Наименование показателя*
Норма
Внешний вид
сухая сыпучая масса
Цвет
темно-коричневый, допускаются рыжеватый, красноватый оттенки
Влажность, %, не более
12,3
Водорастворимые включения хлоридных солей по массе
не более 5%
Водорастворимые включения сульфатных или сульфатно-хлоридных солей по массе
не более 10%
Содержание не полностью разложившихся органических веществ по массе
не более 5%
Содержание полностью разложившихся органических веществ, находящихся в аморфном состоянии, по массе
не более 8%
Содержание частиц размером более 2 мм, % по массе, не более
25
Содержание льдистых включений
не мерзлый; отсутствие сильно льдистых комков грунта, снега и льда
Показатель концентрации водородных ионов 1%-ного водного раствора, рН, не более
7,5
Содержание азота N (азот общий), % сухого вещества, не менее***
1,8-2,0
Содержание фосфора Р (Р205), % сухого вещества, не менее***
0,4-0,5
Содержание доступного общего калия К (К20), % сухого вещества, не менее***
0,4-0,5
Угол внутреннего трения, град (согласно графику 1)
26-30
Допустимое содержание тяжелых металлов (микроэлементов), мг/кг, не более:
- медь;
132,0
- цинк;
220,0
- свинец;
130,0
- ртуть;
2,0
- кадмий;
2,0
- мышьяк;
10,0
- никель
80,0
- марганец
80,0
Допустимое содержание пестицидов (остатки), мг/кг***
0,4-0,5
Допустимое содержание бенз(а)пирена, мг/кг, не более
0,02
Число пластичности ***
1-7
Показатель текучести
0,12-0,28
Удельное сцепление, кПа, (кгс/см<sup>2</sup>) - согласно графику 1
21 (047)÷47 (0,47)
Модуль деформации, МПа, (см<sup>2</sup>)
45 (450)
Коэффициент фильтрации, м/сут***
0,01-0,1
В амбарах, где отсутствует капитальный накопитель, проводится сбор жидкой фракции. В амбар добавляется проточная вода, торф, песок, сорбент Миксоил или МИУ-С, биодеструкторы углеводородов Сойлекс или Центрин. Эти все компоненты перемешиваются и вытесняют нефть:
Нефтешлам и буровой шлам - 20-25%
Песок - 20-30%
Торф - 30-35%
Сорбенты - Миксоил или МИУ-С - 2-5%
Биодеструкторы углеводородов - Сойлекс или Центрин - 2-5%
Приготовленная смесь по описанию с предварительным армированием и изоляцией (с помощью натяжения полимерной пленки на дно и стенки амбара) утилизируется при армировании шлама в амбарах.
Применение технологии гидрофобизации (армирования) бурового шлама (придание водоотталкивающих свойств путем консолидации его массы и связывание в твердую инертную массу) путем отверждения бурового шлама исключает миграцию загрязняющих веществ за пределы тела отвержденного материала сквозь слой противофильтрационного экрана шламового амбара. Армирование осуществляется с помощью цемента либо любых других веществ, похожих по свойству и составу на цемент.
Свежеприготовленная грунтошламовая смесь представляет собой однородную грунтоподобную смесь от текучепластичной до рыхлой консистенции в зависимости от влагосодержания исходного сырья.
Влажность свежеприготовленной грунтошламовой смеси должна находиться в пределах от 20 до 50%. В процессе наработки и хранения смеси при перемешивании и выдержке на воздухе в течение от 1 до 30 суток происходит выравнивание влажности в насыпе смеси, и приобретает рыхлую или вязко-пластичную консистенцию. Непосредственно перед укладкой грунтошламовой смеси влажность должна быть доведена до значений, близких к оптимальной в зависимости от направления использования грунтошламовой смеси при уплотнении, т.е. от 25 до 30% при проведении рекультивационных работ и от 13 до 20% при использовании ее в строительстве.
Состав БШ. В процессе бурения скважин в буровом шламовом амбаре может накапливаться до 60-70% воды, 25-35% шлама (выбуренной породы), 5-6% нефти, 0,5% бентонита и 0,5% различных присадок, обеспечивающих оптимальную работу буровой установки. После осветления и откачки жидкой фазы остающаяся в амбаре твердая фаза - БШ является сырьем для термического обезвреживания.
При подготовке БШ к обезвреживанию должны определяться (в т.ч. в полевых условиях) следующие его физические характеристики:
3
- плотность - в пределах 1,5-1,85 кг/м (по типовому проекту для расчетов принято 1,5 кг/м);
- влажность - в диапазоне 30-60%;
- содержание нефтепродуктов - до 15% (без дополнительного внесения инертного материала), более - 15% (требуется расчетное внесение инертного материала).
В расчетах принята средняя плотность отработанного бурового раствора - 1140 кг/м, бурового шлама - 2200 кг/м согласно данным.
При расчетах принято в технологических картах типового проекта количество БШ в рекультивируемом шламовом амбаре 4000 м.
Текучесть БШ повышается с увеличением содержания воды и при слабой очистке раствора. При сушке БШ теряет текучесть и легко размалывается в порошок.
Температура замерзания жидкого БШ составляет от минус 10 до минус 14°С, температура кипения от плюс 120 до плюс 140°С, увеличение содержания воды сужает данный диапазон.
При работах с БШ необходимо учитывать сезон года. При работах при отрицательных температурах (зачистка, выемка шлама) приходится работать с мерзлым техногенным грунтом (при температуре воздуха ниже 25°С вносится расчетное количество кальция хлористого для улучшения теплофизических условий при переработке техногенного грунта согласно ППР), в теплый сезон при обезвреживании БШ работы производятся с дисперсным грунтом.
Буровые отходы, накапливающиеся в структурно-сорбционном шламовом амбаре, в своем составе содержат широкий спектр загрязнителей минерального и органического происхождения, представленных материалами и химическими реагентами, используемыми для приготовления и обработки буровых растворов.
Загрязняющие свойства и загрязняющий потенциал отходов бурения (в широком понятии - БШ, буровые сточные воды, отходы бурового раствора) для компонентов окружающей среды обусловлены находящимися в их составе химическими веществами и материалами.
Отработанный буровой раствор, содержащий БШ, может содержать органические компоненты и соли, которые токсичны для растений и рыб. Неуправляемый (в случае аварийной ситуации) выпуск буровых растворов или БШ на территории, окружающей буровую площадку, может отрицательно сказаться на растительности и поверхностных водах.
Исходный БШ должен представлять собой текучепластичную пастообразную массу, имеющую темно-серый цвет с металлическим оттенком, маслянистый на ощупь и слабовыраженный, но характерный специфический запах нефти.
3
Плотность БШ определяется плотностью бурового раствора и выбуренной породы. Для региона Среднего Приобья эта средняя величина между плотностью сырого песка и раствора от 1300 до 1600 кг/м.
Вязкость (обратное свойство текучести) БШ составляет показатель от 0,1 до 4,5 Па·с.
Гранулометрический состав частиц БШ в пределах от 200 до 300 мкм. Этим объясняется низкое гидроизолирующее свойство БШ, что объясняется прохождением мелких частиц бентонита под действием гидравлического напора между крупными частицами породы.
По химическим показателям, БШ представляет собой коллоидный раствор частиц глины, песка, химических реагентов и нефти в воде. Показатель рН обычно соответствует щелочной среде и составляет от 8,5 до 10,5.
Сырье не должно содержать посторонних загрязняющих примесей (строительного мусора, древесных остатков, и др.), солей, отходов различного рода производств.
Песок для приготовления грунтошламовой смеси должен соответствовать ГОСТ 25100. Грунты. Классификация.
По гранулометрическому составу ограничения не накладываются, но при выборе источника песка предпочтение отдается крупнозернистым фракциям речных песков. Возможно использование и однородных песков.
r
r
По коэффициенту водонасыщения S используют пески малой и средней степени водонасыщения при значении S от 0 до 0,8.
sat
По степени засоленности D на используемый песок (грунт) ограничения не накладываются. Предпочтение при выборе источника грунта отдается незасоленной разновидности грунта.
Песок - минеральный грунт природного происхождения как наполнитель техногенного грунта.
Торф для приготовления грунта должен использоваться предпочтительно воздушно-сухой, высушенный в естественных условиях до равновесной влаги на площадке приготовления и соответствующий техническим параметрам по ГОСТ Р 51661.3. Торф для улучшения почвы. Технические условия. ГОСТ Р 51661.4. Торф нейтрализованный. Технические условия, или ГОСТ Р 52067. Торф для производства питательных грунтов. Технические условия.
Влажность воздушно-сухого торфа (массовая доля влаги) перед его использованием в смеси не должна превышать 65%.
p
as
Согласно ГОСТ 25100. Грунты. Классификация, для приготовления грунтошламовой смеси должен использоваться преимущественно воздушно-сухой торф со степенью разложения торфа Dd - от 20 до 35% (слаборазложившейся и среднеразложившейся разновидности соответственно). По степени зольности при выборе сырья предпочтение отдается высокозольным торфам с показателем D - от 25 до 30 д.е.
Использование торфа в составе грунтошламовой смеси приводит к сорбированию, связыванию токсических веществ, содержащихся в БШ и НШ, и препятствует тем самым миграции их в окружающую среду. Присутствие торфа в приготовленной грунтошламовой смеси выполняет роль органогенного субстрата, обеспечивающего оптимальные условия для всходов растений мелиорантов, используемых на биологическом этапе рекультивации при посеве, посадке их непосредственно в техногенный грунт.
Торф - органическая горная порода, образующаяся в результате отмирания и неполного распада болотных растений в условиях повышенного увлажнения при недостатке кислорода и содержания не более 50% минеральных компонентов на сухое вещество.
Торф не является токсичным продуктом и является биологически чистым материалом, не содержащим болезнетворных микроорганизмов, семян сорных растений и безопасен при использовании в рекультивационных целях.
3
Нефтешламы - отходы нефтедобычи, процессов подготовки и транспорта нефти, полученных при зачистке резервуарных парков нефтеперекачивающих станций, которые представляют собой трудноразделимую смесь нефтепродуктов, вскипающих в широком интервале температур, включают воду, мех. примеси - глину, песок, сульфиды железа и другое. Интервалы кипения 80% массы от 216 до 350°C. Содержание воды - 18% массы, содержание песка, глины и сульфида железа - 10% массы. Отобранный из резервуара нефтешлам представляет собой черную студенистую пасту, переходящую при нагревании до 57°C в легкотекучую жидкость при плотности 0,854 г/ см.
НШ в нефтешламонакопителях и ловушечные нефти в резервуарах независимо от источников формирования с течением времени отстаиваются и разделяются на три слоя:
- верхний слой - малообводненная нефть с относительно невысоким массовым содержанием механических примесей от 0,5% (для ловушечных нефтей) до 1,5% (для амбарных нефтей);
- средний слой - мелкодисперсная эмульсия сложного типа («прямая» и «обратная») с массовым содержанием воды до 70-80% и механических примесей от 1,5 до 15,0%. Средний слой обычно бывает небольшим по объему. Вода и механические примеси в нем могут возрастать монотонно сверху вниз, могут размещаться хаотически по объему, а могут распределяться практически однородно;
- нижний, придонный слой состоит на 70% из твердой фазы, пропитанной нефтепродуктами до 5-10% и водой до 25%; содержание нефтепродуктов относительно постоянно, количество механических примесей растет с глубиной. При этом жидкая фаза представляет собой стойкую водонефтяную эмульсию.
Для изготовления грунтошламовой смеси предусматривается использование минерального грунта (песок) одного из двух видов. В первую очередь в амбар перемещается грунт, слагающий насыпь обвалования, затем привозной. Внесенные в БШ и НШ материалы (торф, песок) перемешиваются ковшом экскаватора. В целях создания рекультивационного слоя на поверхности площадки засыпанного амбара по окончанию засыпки производится подготовка территории площадки для дальнейшего проведения биологического этапа рекультивации - планировка и плакировка торфяной крошкой.
3
В расчетах по типовому проекту принята средняя плотность получаемого техногенного грунта от 1600 до 2000 кг/м.
Показатель рН солевой вытяжки приготавливаемого грунта принимается не менее 5,8.
Грунтошламовая смесь может использоваться для возведения земляного полотна автомобильных дорог, закрепления насыпи и откосов внутрипромысловых дорог, площадочных объектов обустройства на территории лицензионных участков недропользователей, отсыпки периферийных частей кустовых оснований, для укрепления насыпи обвалования кустовых площадок, шламовых амбаров, территорий краткосрочной аренды, предоставляемой на период строительства объектов обустройства месторождений, укрытия и изоляции отходов при рекультивации полигонов размещения отходов в связи с наличием соответствующей плотности скелета техногенного грунта и плотности смеси обладающей необходимой несущей способностью и подтверждением класса опасности грунта не выше IV класса на основе результатов биотестирования либо расчета класса опасности (при наличии компонентного состава).
Применение подготовленной грунтошламовой смеси осуществляется при рекультивации нарушенных земель, нефтезагрязненных земель, засыпке ранее разработанных грунтовых карьеров, шламовых амбаров, карьеров общераспространенных полезных ископаемых, руд при открытых горных работах, отвалов вскрышных пород, строительстве земляных сооружений путем ее послойной укладки и уплотнения.
Пример 1
Из шламонакопителя (амбара) откачивают жидкую фракцию, которая затем сбрасывается в коллектор.
Оставшийся компонент в шламонакопителе НШ и БШ в количестве 20 мас.% перемешивают и далее добавляют песок - 30 мас.%, торф - 35 мас.%, Миксоил - 3 мас.%, Сойлекс - 2 мас.% и воду 10 мас.%.
Все перемешивают, при наличии вблизи куста порубочных остатков или других древесных отходов они укладываются на поверхность бурового шлама равномерным слоем после откачки для армирования поверхности шлама.
Засыпка амбара производится бульдозером путем надвига грунта. Отсыпаются проезды, расчленяющие амбар на 4 или более равных частей, отсыпанных проездов и периферии, производится отсыпка остальной площади амбара (метод квартования). Такой порядок засыпки уменьшает подвижность пластичного бурового шлама, снижает вероятность проседания или вспучивания рекультивированной поверхности.
По окончании засыпки амбара его поверхность планируется, уплотняется прикатыванием гусеничной техникой. В результате должен получиться небольшой холмик с пологими склонами.
В случае если в процессе засыпки произошло выдавливание шлама на дневную поверхность, выдавленный шлам оставляется для подсушивания до пластичной консистенции и вывозится в подлежащий рекультивации амбар.
В дальнейшем, при необходимости, могут быть добавлены песок и торф, после чего полученный грунт засеивается травой.
Пример 2
Сбор разлитой нефти при ремонте скважин. Откачивают жидкую фракцию, которая образовалась от осадков, сточных грунтовых вод, затем сбрасывается в коллектор. Загрязненный слой земли срезается и обезвреживается на установке УЗГ-1МГЖ.
Технический этап рекультивации
Очистка участка от ТБО, сухостоя, порубочных остатков, планировка территории - срезка бугров, засыпка ям и углублений, выполаживание и выравнивание склонов, откосов бульдозером.
Погрузка материала в автосамосвалы экскаватором, погрузчиком, транспортировка смеси к месту укладки в выемки, карьеры, шламовые амбары. Перемещение смеси в выемки экскаватором, разравнивание бульдозером при толщине слоя 0,3-0,5 м. Прикатывание смеси бульдозером болотной модификации. Повторение операций для каждого слоя засыпки выемки. Пленка, ранее использованная для гидроизоляции площадки приготовления грунтошламовых смесей, утилизируется при армировании шлама в амбарах.
На склоновых песчаных грунтах (откосы дорог, карьеров) при закреплении песков грунтошламовая смесь готовится из шлама и торфа с максимально высокой допустимой долей отходов бурения скважин, наносится слоем 10-15 см и перемешивается с грунтом фрезерованием на глубину 25-30 см.
Для раскисления и оструктуривания торфяных почв готовится смесь из отходов бурения и песка, наносится на поверхность почвы слоем 10-15 см и перемешивается с торфом фрезерованием на глубину 25-30 см. В данном и предыдущем случаях окончательное формирование грунтошламовой смеси требуемого ТУ 0391-003-00138614-2012 компонентного состава происходит в процессе рекультивации земель.
Создание рекультивационного слоя
Грунтошламовые смеси для формирования рекультивационного слоя могут приготовляться непосредственно на месте проведения рекультивационных работ.
При создании рекультивационного слоя на грунтах с неблагоприятными для растений физическими или химическими свойствами используется трехкомпонентная грунтошламовая смесь (шлам, песок, торф) по описанной выше технологии путем последовательной послойной укладки торфа, песка и шлама при толщине каждого слоя 5-10 см. По результатам химического анализа смеси перед фрезерованием на поверхность верхнего слоя вносятся в необходимых количествах элементы минерального питания, раскислитель и, при необходимости, добавки, снижающие токсичность композиции. При проведении рекультивации на грунтах с благоприятными физическими и химическими свойствами на поверхность грунта последовательно укладываются торф и шлам слоями 5-10 см, вносятся необходимые добавки и проводится фрезерование участка на глубину 25-30 см, что позволяет ввести в смесь грунт и обеспечить требуемые физико-механические и экологические характеристики рекультивационного слоя.
Для нейтрализации избыточной кислотности в грунтошламовую смесь вносятся известняковые материалы. Применяемые известняковые материалы должны соответствовать следующим требованиям:
- мел природный молотый по ГОСТ 17498-72 марки ММИП-1 или ММИП-2,
- мука известняковая 2-го класса или доломитовая мука 3-го класса. Норма внесения известняковой муки или мела зависит от кислотности смеси.
Приготовлена грунтошламовая смесь: НШ и БШ в количестве 25 мас.%, песок - 25 мас.%, торф - 30 мас.%, МИУ-С - 5 мас.%, Сойлекс - 5 мас.% и вода 10 мас.%.
В полученную приготовленную смесь добавляют миниральные удобрения и засыпают 2 слоем после песка очищенные земли, на которых ранее были разлиты нефтепродукты.
В дальнейшем, при необходимости, могут быть добавлены песок и торф, после чего полученный грунт засеивают травой или высаживают саженцы.
Пример 3
Приготовление смеси возможно на специализированном полигоне, подготовленной площадке, в шламовом амбаре. Устройство площадки для обработки бурового шлама и перемешивания с торфом и песком:
- разбивочные работы, планировка основания площадки, уплотнение грунта;
- гидроизоляция площадки путем укладки пленки полиэтиленовой в 2 слоя по площади основания;
- отсыпка площадки грунтом на проектные отметки при толщине защитного слоя не менее 0,5 м до уровня грунтовых вод;
- гидроизоляция площадки может быть обеспечена кольматацией пор песчаного грунта глинисто-коллоидной фазой БШ, которая происходит в процессе работ, при пропитке поверхности грунта суспензией БШ, либо после перемешивания в слое толщиной 15-20 см.
Переработка бурового шлама в строительный материал - смесь грунтошламовую:
- транспортировка шлама к месту переработки в оборудованных самосвалах;
- разработка, погрузка и транспортировка подготовленного торфа и песка либо готовой торфопесчаной смеси;
- выгрузка компонентов смеси на рабочую площадку с формированием валов (при перемешивании экскаваторами) либо слоев (при перемешивании фрезами).
В первом случае разгрузка производится «вприжим» с формированием 3 сомкнутых рядов компонентов с последующим перемешиванием их экскаватором.
Во втором случае производится предварительный завоз грунтов, приготовление и последовательное «расстилание» бульдозером торфа, песка и шлама слоями по 15-20 см длиной 100 м при ширине полосы 2,0 - 2,5 м с последующим перемешиванием слоев фрезой ФБН-2 в агрегате с трактором ДТ-75Б. Отбор проб для испытания и подтверждения пригодности материала для использования. Внесение, при необходимости, добавок для доведения смеси до 5 класса опасности, придания ей необходимых водно-физических и агрохимических свойств с последующим фрезерованием полос. Сбор подготовленной смеси с захваток в штабели - бурты бульдозером, хранение смеси.
Приготовление смеси в шламовом амбаре проводится по описанной выше технологии с предварительным армироварованием и изоляцией полимерной пленкой содержащегося в амбаре шлама. Перемешивание смеси проводится экскаватором.
Оставшийся компонент в шламонакопителе НШ и БШ в количестве 23 мас.% перемешивают и далее добавляют песок - 23 мас.%, торф - 34 мас.%, МИУ-С - 5 мас.%, Центрин - 5 мас.% и воду 10 мас.%.
Приготовление смеси в шламовом амбаре проводится по описанной выше технологии с предварительным армироварованием и изоляцией полимерной пленкой содержащегося в амбаре шлама. Перемешивание смеси проводится экскаватором.
В дальнейшем, при необходимости, могут быть добавлены песок и торф, после чего полученный грунт засеивается травой.
Пример 4
В состав твердой фазы БШ входят разной степени дисперсности частицы выбуренной породы и вводимые в промывочную жидкость глинопорошки (бентонит, монтмориллонит). Литологические характеристики геологического разреза скважин указывают на наличие в шламе частиц песков, глин, алевролитов, песчаников, аргиллитов, мергелей, известняков и других горных пород.
3
Плотность частиц пород в пределах 2,00-2,40 г/см, пористость 20-30%. Жидкая фаза бурового шлама образуется за счет сброса определенного количества бурового раствора, а также сточных вод при промывке оборудования - вибросит, шнеков и т.п.
Согласно паспорту опасного отхода отработанный буровой раствор включает следующие компоненты:
- вода 85-95%;
- химреагенты 5-15% (в т.ч. глинопорошок - бентонит ПМБА 80-86%, нефть и нефтепродукты до 0,5-1,5%, препараты КМЦ 1-2%, кальцинированная и каустическая сода 0,1-0,2%, препараты ФК 2000 8-9%, сайпан 1,5-2%, прочие добавки: гипан, соляная кислота и др. - остальное).
В составе реагентов выделяются следующие группы:
1 - смазывающие жировые добавки, нефть, ГКЖ, рыбожировые смазки. Нефть в данные буровые растворы не вводится, ее незначительное присутствие в шламе обусловлено разбуриванием продуктивных горизонтов;
2 - структурообразующие регуляторы тиксотропных и реологических свойств (акриловые соединения, полимеры водорастворимые, КМЦ);
3 - утяжелители (барит), регуляторы рН (щелочи, кислоты) и другие вещества. При подготовке бурового шлама к переработке определяются следующие его характеристики:
3
- плотность - должна иметь значения в пределах 1,5-1,85 г/см,
- влажность - должна быть в пределах 30-60%. При меньшем влагосодержании шлам переходит в «пластилинообразное» состояние и плохо перемешивается, при большем содержании воды готовая смесь имеет текучую консистенцию и не пригодна для уплотнения.
Оставшийся компонент в шламонакопителе НШ и БШ в количестве 25 мас.% перемешивают и далее добавляют песок - 30 мас.%, торф - 30 мас.%, МИУ-С - 3 мас.%, Сойлекс - 2 мас.% и воду 10 мас.%.
При полужидкой консистенции шлама в амбаре для предотвращения его выдавливания при засыпке производится армирование поверхности порубочными остатками и нетоксичными отходами и (или) засыпка слоем подсушенного торфа.
В любом случае при наличии вблизи куста порубочных остатков или других древесных отходов они укладываются на поверхность бурового шлама равномерным слоем после откачки для армирования поверхности шлама.
Засыпка амбара грунтом
В процесс фиторекультивации выположенные откосы дополнительно укрепляются для предотвращения размыва паводковыми водами посадкой ивы из расчета 3-5 саженцев на 1 м.кв.
Пример 5
Приготовление смеси на полигоне
Приготовление ДСКМ производится на площадке обезвреживания промышленных отходов на лицензионном участке Заказчика. На площадке имеются гидроизолированные площадки для накопления отходов бурения скважин, площадки для перемешивания шлама с грунтом и добавками детоксикаторов, площадки для накопления готовой продукции, пруды, отстойники для сбора и осветления водной фазы отходов бурения. В период с отрицательными температурами воздуха производится накопление отходов бурения, весной по мере оттаивания шлама он перемещается на площадки для перемешивания компонентов ДСКМ. В случае если продукция может быть в течение четырех часов вывезена к местам использования, в смесь сразу вводят цемент. При отсутствии такой возможности проводится перемешивание шлама с грунтом и добавками детоксикаторов и смесь временно хранится на площадках накопления готовой продукции. Цемент добавляется в смесь тогда, когда появляется возможность вывести ДСКМ к местам потребления не позднее 4 часов после перемешивания.
Технологический процесс заготовки смеси состоит из следующих операций:
1. Подготовка площадки полигона.
2. Буровой шлам транспортируется самосвалами, выгружается на слой грунта и разравнивается автогрейдером. ОБР транспортируется цистернами, вводится в смесь инъектированием с помощью агрегата ЦА-320 за один прием.
3. Перемешивание за один проход фрезы. Допускается перемешивание автогрейдером либо экскаватором. При влажности смеси, превышающей 1,25 оптимальной, выдерживается технологический перерыв, во время которого производится повторное перемешивание для подсушивания смеси.
4. Доставка и распределение цемента с помощью машины 2СМН-20 или распределителя ДС-72.
5. Окончательное перемешивание смеси за два прохода фрезы с доувлажнением (при необходимости) после первого прохода либо перемешивания экскаватором, автогрейдером.
6. Сбор (штабелевание) и отгрузка смеси в автосамосвалы с помощью бульдозера и погрузчика (экскаватора).
Использование композиционных материалов при рекультивации шламовых амбаров
Оставшийся компонент в шламонакопителе НШ и БШ в количестве 22 мас.% перемешивают и далее добавляют песок - 28 мас.%, торф - 32 мас.%, Миксоил - 4 мас.%, Сойлекс - 4 мас.% и воду 10 мас.%.
При рекультивации шламовых амбаров для предотвращения выдавливания шлама производится его армирование древесиной. Использование для армирования композиционных материалов позволяет сэкономить древесину, обеспечить не только более качественное армирование, но и надежную гидроизоляцию шлама.
Приготовление укрепленного грунта может быть произведено на полигоне, специально оборудованных площадках или непосредственно в шламовом амбаре.
При использовании заранее приготовленного композиционного материала производится легкое армирование шлама хворостяной выстилкой и на нее бульдозером методом надвига наносится укрепленный грунт. Работа проводится последовательно по периметру амбара полосой 5-6 м с мощностью слоя 50-100 см. Через 4-5 дней, после схватывания цементо-грунта, формируется следующая полоса с заездом бульдозера на укрепленный грунт. При густой консистенции шлама возможно приготовление смеси непосредственно в шламовом амбаре с помощью экскаватора. Экскаватором на поверхность шлама наносится слой песка мощностью 25-50 см, поверх песка цемент и смесь многократно перемешивается ковшом экскаватором. Ширина полосы зависит от длины стрелы экскаватора. После схватывания цементогрунта аналогично формируется следующая полоса с использованием предыдущей в качестве опорной площадки для экскаватора
В дальнейшем, при необходимости, могут быть добавлены песок и торф, минеральные удобрения, после чего полученный грунт засеивается травой.