Грунт техногенный и способ его получения
TECHNOGENIC SOIL AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Изобретение относится к охране окружающей природной среды, в частности к грунту техногенному для рекультивации нефтезагрязненных и нарушенных земель.
Из уровня техники известен грунт связующий и состав рекультивации, включающий продукты смеси: воду; углевод; белок; соединения железа; прочную базу и волокнистый материал (US 7005005, опубл. 28.02.2006).
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, опубл. 27.07.2010).
Недостатками являются недостаточное обеззараживание нефтяного шлама и других загрязнений.
Задача, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, заключается в создании вариантов грунта техногенного для рекультивации нефтезагрязненных и нарушенных земель, которая исключала бы указанные выше недостатки.
Техническим результатом предлагаемой заявленной группы изобретений является улучшение условий окружающей среды, восстановление продуктивности нефтезагрязненных и нарушенных земель и соответственно уменьшение нефтезагрязненных участков.
В процессе бурения скважин используется буровой раствор, который вращает, смазывает и охлаждает буровой инструмент, компенсирует внутрискважинное давление, укрепляет стенки скважины и выводит на поверхность выбуренную породу, становящуюся при выходе с внешнего лотка бурового станка - буровой шлам.
Скважины бурятся группой по нескольким горизонтам. При завершении бурения одного горизонта и начале бурения другого происходит смена бурового раствора, который становиться отработанным буровым раствором.
Для промывки бурового инструмента, вибросит и вспомогательного оборудования бурового станка также используется вода, забираемая из специально пробуренных одной-двух водозаборных скважин. При выходе с внешнего лотка бурового станка загрязненная техническая вода становится буровыми сточными водами.
При бурении основная часть бурового раствора с входящими в его состав химическими реагентами, проходя четырехступенчатую систему очистки, поступает обратно в производство. На внешний лоток бурового станка сбрасывается только раствор при смене интервалов бурения. Таким образом, минимизируется попадание загрязняющих веществ в шламовый амбар.
Проектными решениями предусмотрено обращение с отходами:
- пластовая вода при добыче сырой нефти и нефтяного (попутного) газа
- шламы буровые при бурении, связанном с геолого-разведочными работами в области изучения недр;
- растворы буровые при бурении нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин отработанные;
- растворы буровые глинистые на водной основе при бурении, связанном с добычей сырой нефти, природного газа и газового конденсата;
- растворы буровые глинистые на водной основе с добавлением биоразлагаемых полимеров отработанные при бурении, связанном с добычей сырой нефти, природного газа и газового конденсата;
- шламы буровые при бурении, связанном с добычей сырой нефти, природного газа и газового конденсата;
- шламы буровые при бурении, связанном с добычей сырой нефти, природного газа и газового конденсата, с применением бурового раствора глинистого на водной основе;
- шламы буровые при бурении, связанном с добычей сырой нефти, природного газа и газового конденсата, с применением бурового раствора на углеводородной основе;
- шламы буровые при бурении, связанном с добычей сырой нефти, природного газа и газового конденсата, с применением бурового раствора глинистого на водной основе с добавлением биоразлагаемых полимеров;
- шламы буровые при бурении, связанном с добычей сырой нефти, природного газа и газового конденсата, с применением бурового раствора солевого на водной основе с добавлением биоразлагаемых полимеров;
- воды сточные буровые при бурении, связанном с добычей сырой нефти;
- отходы (осадок) отстаивания буровых сточных вод;
- асфальтосмолопарафиновые отложения при зачистке и мойке нефтепромыслового оборудования;
- шламы буровые от капитального ремонта скважин при добыче сырой нефти, природного газа и газового конденсата;
- шламы буровые при бурении, связанном с добычей пресных и солоноватых подземных вод;
- песок, загрязненный нефтью или нефтепродуктами;
- грунт, загрязненный нефтью или нефтепродуктами;
- твердые остатки от сжигания отходов производства и потребления, в том числе подобных коммунальным, образующихся на объектах разведки, добычи нефти и газа;
- золы и шлаки от инсинераторов и установок термической обработки отходов;
- твердые остатки от сжигания нефтесодержащих отходов.
Грунт техногенный (ГТ) получаются в результате утилизации отходов, образующихся при бурении эксплуатационных, геологоразведочных, поисковых скважин, скважин, связанных с добычей подземных вод, при реконструкции скважин и строительстве вспомогательных скважин и в зависимости от направления использования выпускаются двух типов. Способом получения ГТ является утилизация отходов бурения, за счет механического перемешивания с исходными компонентами.
ГТ Тип 1 представляет собой дисперсный связанный техногенно измененный в условиях естественного залегания и перемещенный природный минеральный грунт, по физическим и механическим свойствам подобный обыкновенным глинистым грунтам, добываемым или образующимся при вскрышных работах.
ГТ тип 2 представляет собой дисперсный связанный техногенно перемещенный и измененный изначально природный заторфованный органо-минеральный грунт.
ГТ Тип 1 может быть использован для земляных работ строительного и рекультивационного направления, производимых на объектах производственной и вспомогательной инфраструктуры месторождений, укладку в тело дороги и строительства дорожных одежд.
ГТ Тип 2 применяется при работах по биологической рекультивации нарушенных земель на основных и вспомогательных объектах инфраструктуры нефтегазовых месторождений.
Условием утилизации отходов является исходное технологически допустимое физико-химическое состояние отходов перед поступлением непосредственно на утилизацию.
Отходы должны иметь паспорта отходов и/или свидетельства с указанием их состава, свойств и класса опасности для ОПС. При недостатке исходных сведений об отходах в паспортах и свидетельствах или приложениях к ним должны быть проведены уточняющие физико-химические исследования по недостающим показателям до начала работ по их утилизации.
При полном отсутствии Паспортов и Свидетельств на отходы или отсутствии надлежащего компонентного состава в них должны быть проведены физико-химические исследования с привлечением лаборатории, имеющей соответствующую лицензию, аккредитацию и аттестацию, с составлением указанных документов и их согласованием в уполномоченных государственных органах до начала производства работ.
Отходы, поступающие на утилизацию, должны отвечать исходным или технологически приемлемым, согласно таблице 1.
В случае превышения показателей, по заявленным параметрам в поступаемых на переработку отходах, допускается приведение показателей к приемлемым параметрам.
Количественные показатели основных компонентов, входящих в состав ГТ, должны соответствовать параметрам, указанным в таблице 2.
Основными компонентами для получения ГТ являются:
а) отходы, образующиеся:
- при бурении с использованием шламовых амбаров,
- при бурении с использованием временных шламонакопителей,
- при бурении безамбарным способом;
б) минеральные грунты по ГОСТ 25100;
в) цементы по ГОСТ 10178, ГОСТ 31108, ГОСТ 30515;
г) добавки: химический стабилизатор грунт, типа SoilBond по сертификату соответствия РОСС СН.АГ75.Н01347 или другой имеющий нормативный документ, утвержденный в установленном порядке
д) сорбенты:
- известь негашеная по ГОСТ 9179;
- золы-уноса по ГОСТ 25818
е) торфы по ГОСТ Р 33162, ГОСТ Р 51661.4
Материалы, применяемые в утилизации отходов, должны иметь документы (паспорта, заключения и сертификаты), сопровождающие их при выпуске заводом-изготовителем, с указанием и подтверждением всех необходимых характеристик, требуемых по соответствующим нормативным документам на материал.
Характеристики грунта техногенного
По гранулометрическому составу и числу пластичности ГТ Тип 1 соответствует глинистым грунтам (супесям или легким суглинкам) в соответствии с классификацией по ГОСТ 25100. По содержанию органических веществ ГТ Тип 1 является минеральным грунтом в соответствии с классификацией по ГОСТ 25100. По содержанию легкорастворимых солей ГТ Тип 1 является незасоленным или слабозасоленным грунтом в соответствии с классификацией по ГОСТ 25100. По радиационной безопасности (УЭАЕР) ГТ Тип 1 относится к I или II классу строительных материалов в соответствии с ГОСТ 30108.
По содержанию органических веществ ГТ Тип 2 является органо-минеральным грунтом в соответствии с классификацией по ГОСТ 25100. По содержанию легкорастворимых солей ГТ Тип 2 является незасоленным или слабозасоленным грунтом в соответствии с классификацией по ГОСТ 25100. По радиационной безопасности (УЭАЕР) ГТ Тип 2 относится к I или II классу строительных материалов в соответствии с ГОСТ 30108. По значению рН водной вытяжки и гранулометрическому составу ГТ Тип 2 можно отнести к потенциально плодородным связным несцементированным грунтам по ГОСТ 17.5.1.03.
Влажность ГТ не определяется и принимается как естественная влажность глинистого грунта, размещенного на открытом воздухе.
Показатели, контролируемые в обязательном порядке в каждой партии ГТ, должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 3.
Другие необходимые параметры и физико-химические характеристики ГТ могут определяться дополнительно по согласованию с заказчиком или требованию государственных природоохранных органов как до и во время процесса утилизации отходов, так и после получения конечного продукта.
Требуемые свойства ГТ должны контролироваться поэтапно (входной и сдаточный контроль):
- входной - на стадии определения годности исходного сырья для утилизации с применением серийной техники и оборудования общего и специального назначения;
- сдаточный - на стадии определения основных параметров конечного продукта утилизации, как грунтов для земляных работ безопасных для окружающей среды.
Транспортирование готового ГТ как грунта для производства земляных работ осуществляется к месту применения или хранения автомобильным транспортом навалом в открытых самосвалах, оборудованных бортами для исключения его потерь.
Дальность и скорость перевозки ГТ не ограничены расстоянием и временными сроками, за исключением общих правил дорожного движения, а также природно-климатических ограничений, существующих для подобных видов транспортных работ.
Хранение ГТ как готового продукта осуществляется на открытых площадках с подготовленным (спланированным) грунтовым (щебеночным) основанием или твердым (дорожные плиты) покрытием, с доступными для автотранспорта подъездами.
На площадках хранения ГТ складируются в штабелях конусообразной или пирамидальной формы, величина которых зависит от количества накопленных ГТ, срок их хранения в штабелях определяется динамикой потребности в ГТ при производстве земляных работ.
Технические решения по утилизации отходов делятся по стадиям на (Фиг. 1, где ОБ - отход бурения, НСО - нефтесодержащие отходы, КО - класс опасности, ГТ - грунт техногенный):
- подготовительный этап;
- подготовка отходов к утилизации;
- утилизация отходов;
- использование полученного ГТ;
- рекультивация объектов размещения и нарушенных земель
Влияние климатической характеристики района на выполнения работ
Климатическая характеристика района производства работ позволяет проводить утилизацию отходов с применением технических решений описанных в проекте в следующие временные периоды:
- работы в рамках подготовительно этапа выполняются в круглогодичном режиме без ограничений;
- подготовительные работы, связанные с откачкой жидкой фазы отходов, выполняется в период положительных температур (ориентировочно, с середины апреля по середину октября);
- утилизация отходов в шламовых амбарах выполняется при соответствующей консистенции отходов (текучепластичная или текучая), позволяющей выполнять перемешивание (ориентировочно, с начала мая по начало ноября)
- утилизация отходов бурения из под бурового станка во временных накопителях выполняется в круглогодичном режиме при условии сохранения положительной температуры перемешиваемой смеси из исходных компонентов;
- использование готовой продукции выполняются в круглогодичном режиме без ограничений;
- выполнение технического этапа рекультивации в круглогодичном режиме без ограничений;
- выполнение биологического этапа рекультивации выполняется в вегетационный период, в зависимости от вида посевов и посадок (ориентировочно, с середины апреля по сентябрь - октябрь)
Подготовительные этапы работ
В ходе оформления нарядов-допусков должен выполняться анализ опасных факторов производства. Результаты (как предусмотрено требованиями по производству опасных работ) должны быть отражены или в самом бланке наряда-допуска, или в отдельном плане выполнения работ по охране здоровья, труда, окружающей среды), прилагаемом к наряду-допуску, или в описании метода, прилагаемом к наряду-допуску. Анализ опасных факторов производства должен включать:
- выявление опасных факторов и определение их воздействия;
- оценку опасных факторов и их воздействия;
- определение требуемых средств контроля;
- восстановительные работы, необходимые при возникновении опасной ситуации.
Земляные работы должны производиться под наблюдением ответственного производителя работ и представителя организации-владельца коммуникаций, в случае необходимости приближения к линиям подземных коммуникаций, технологическим помещениям, скважинам менее чем на 3 м.
В непосредственной близости от подземных коммуникаций разработка грунта допускается только вручную при помощи лопат, без резких ударов. Пользоваться ударными инструментами (ломы, кирки, пневматические инструменты) запрещается.
Если при производстве работ будут обнаружены подземные сооружения, о которых ранее не было известно, работы должны быть немедленно прекращены до получения разрешения на производство работ от организации-владельца коммуникаций.
Все работающие (специалисты и рабочие) должны быть организованы в рабочие группы. В каждой рабочей группе должен быть назначен руководитель, отвечающий за состояние безопасности труда на вверенном ему участке работ, а также лица, способные оказать при необходимости первую помощь при несчастном случае.
Во время проведения рекультивационных работ необходимо выполнять типовые инструкции по безопасной эксплуатации применяемого оборудования, технических средств и материалов. Рекультивируемый участок земли должен быть оконтурен информационными знаками.
Участники работ должны быть ознакомлены с особенностями местности, расположением технических средств, средств связи, противопожарного инвентаря и постов медицинской помощи.
Все участники при выполнении работ на объектах компании должны иметь спецодежду, соответствующую сезону и конкретным видам работ, и быть обеспечены СИЗ, соответствующими характеру производимых работ.
При завершении работ следует удалить с места работы технику и людей, убрать весь инструмент, средства защиты привести в порядок. Ответственный за производство работ должен закрыть наряд-допуск и сдать его выдавшему лицу.
Подготовка отходов к утилизации
Перед утилизацией отходов необходимо выполнить предварительную подготовку - привести основные технологические параметры сырья до требуемых значений.
Отходы, поступающие на утилизацию, вне зависимости от способа их образования, должны отвечать исходным или технологически приемлемым, согласно таблице 3.
При превышении общей влажности отходов выполняется предварительная откачка жидкой фазы отходов бурения для приведения значения общей влажности к требованиям технических условий, предъявляемых к поступающему сырью.
Жидкая фаза отходов бурения закачивается в нефтесборный коллектор для дальнейшего использования в технологическом процессе на дожимных насосных стациях.
При превышении значения рН водной вытяжки отходов выше 11,5 ед. и/или токсичнее III класса опасности в соответствии с Приказом МПР №511, сырье не принимается к утилизации
При превышении значений показателей «хлорид-ион», «сульфат-ион», «нефтепродукты» производится предварительное разбавление отходов минеральными природными грунтами до снижения значений показателей, соответствующих значениям, указанным в технических условиях.
Утилизация отходов ограничена территорией объектов инфраструктуры месторождений, земля которых находится в постоянном или временном землепользовании у компании-недропользователя, т.е. на кустовых площадках со шламовыми амбарами или временными шламоприемниками, имеющими природоохранные обваловки.
Утилизация бурения
После подготовки отходов к утилизации, производится разбивка площади шламового амбара на технологические ячейки разрезающими полосами для удобства перемещения техники и оптимизации производства работ.
На этапе планирования работ по утилизации отходов в шламовом амбаре на конкретной кустовой площадке выбирается место непосредственной утилизации отходов и место временного размещения полученного ГТ до момента его применения.
При утилизации отходов непосредственно в шламовом амбаре выполняется разбивка шламового амбара разрезными полосами на технологические ячейки, либо рядом со шламовым амбаром обустраиваются временные накопители.
Отсыпаемые разрезающие полосы должны образовывать ячейки, где расстояние между срединными линиями разрезающих полос должно составлять около 14 метров, с целью технологического удобства проведения рекультивационных работ (для возможности выемки и перемешивания) с предварительной утилизации отходов способом перемешивания исходного сырья и вносимых расходных материалов (песок, цемент, и др.) на всю глубину и в любой точке ячейки экскаватором со стандартной стрелой.
Таким образом, расстояние между бортом шламового амбара и разрезающей полосой или между двумя разрезающими полосами должно составлять 8 метров.
Разбивка на ячейки производится способом поперечной отсыпки песчаных разрезающих полос шириной от 4 до 6 метров до уровня (почти) дневной поверхности территории, примыкающей к шламовому амбару.
Разрезающие полосы строятся из имеющегося на месте производства работ песчаного (супесчаного) грунта или из привозного песка, добываемого гидронамывным или сухоройным способами.
При выравнивании разрезающей полосы в шламовом амбаре работа может производиться также и бульдозером.
3
Оптимальными являются следующие решения по отсыпке разрезных полос в шламовом амбаре. Первая разрезная полоса отсыпается параллельно короткой стороне шламового амбара. После утилизации всего объема в образованной ячейке, отсыпается вторая разрезная полоса параллельно первой. Далее для третьей полосы, отсыпаемой параллельно второй, используется грунт из первой полосы, а для четвертой - грунт из второй и так далее до достижения противоположного края шламового амбара с утилизации всего объема отхода, размещенного в нем. В зависимости от геометрии шламового амбара его расположения и расположения подъездов к нему на кустовой площадке, возможны и другие способы отсыпки разрезных полос (например, параллельными, отсыпанными не под прямым углом к краям амбара). Так для типового шламового амбара с размерами по длине, ширине и глубине: 200, 50 и 2 метра, соответственно, необходимо обустройство 15-16 поочередно отсыпаемых полос. Объем грунта, необходимый для отсыпки одной полосы, составляет от 650 до 700 м.
Утилизация отходов бурения в шламовом амбаре.
В шламовом амбаре размещены отходы, образованные при бурении скважин на одной кустовой площадке. Либо проектами бурения может быть предусмотрено размещение в одном шламовом амбаре отходов с соседних одной-двух или более кустовых площадок, на которых предусмотрено безамбарное бурение, например, из-за близости водоохраной зоны. Перевозка отходов выполняется шламовозами, самосвалами с герметично закрывающимся задним бортом.
Расходные материалы (вяжущие, песок и пр.) подвозятся к шламовому амбару самосвалами с площадки хранения, песок с площадки хранения или карьеров, указанных заказчиком.
Утилизация предварительно подготовленных отходов.
Количество подготовленного к утилизации отходов, размещенного в ячейке для перемешивания определяется таким образом, чтобы объем смеси исходных компонентов не превышал 90-95% объема указанной ячейки. Избыток подготовленного отхода в ячейке перемещается в ближайшую (соседнюю) ячейку.
На площадку шламового амбара завозится песок и равномерно размещается по всему периметру выделенной ячейки, для подъезда к ячейке и разгрузки самосвалов используется борт шламового амбара или разрезающая полоса.
Поверх отхода на выделенной для обезвреживания ячейке равномерно распределяется сорбент и добавки. Сорбент и добавки вносится на поверхность отхода либо сразу по всей ячейке либо порционно на площадь одной захватки экскаватора. Захватка - площадь ячейки доступная к перемешиванию экскаватором без его дополнительного перемещения вдоль ее борта. Сорбент и добавки распределяются по поверхности отхода экскаватором, способом максимально равномерного рассыпания из ковша.
Далее к отходам добавляется половина расчетного объема песка, необходимого для утилизации размещенного в ячейке отхода. Песок также распределяется равномерно по поверхности отхода, расположенного в ячейке и разравнивается. Толщина укладываемого слоя песка зависит от степени подвижности (обводненности) отхода. Далее сформированный слой из отхода, сорбента и песка перемешивается прямыми возвратно-поступательными и круговыми движениями до получения однородной по структуре смеси. По окончании перемешивания смесь в ячейке выравнивается.
На второй стадии поверх получившейся смеси вносится и равномерно распределяются вяжущие компоненты. Цемент распределяются по поверхности отхода экскаватором, способом максимально равномерного рассыпания из ковша.
Далее добавляется вторая половина расчетного объема песка. Песок также распределяется равномерно по поверхности смеси, расположенной в ячейке и разравнивается. Далее получившая смесь повторно перемешивается прямыми возвратно-поступательными и круговыми движениями до получения однородной по структуре смеси. По окончании перемешивания смесь в ячейке выравнивается.
Получаемый ГТ Тип 1 выдерживается в ячейке шламового амбара или в конусе на площадке накопления до одного дня (суток). Соответственно работы продолжаются в следующих ячейках шламового амбара.
Для получения ГТ тип 2 на третьей стадии, сразу после перемешивания смеси вносится торф и распределяется равномерно по поверхности ГП Тип 1, расположенной в ячейке и сразу перемешивается прямыми возвратно-поступательными и круговыми движениями до получения однородной по структуре смеси. По окончании перемешивания смесь в ячейке выравнивается для дальнейшего проведения технического этапа рекультивации.
Вывоз ГТ к месту использования либо площадку для хранения готовой продукции возможен через 12 часов после перемешивания исходных компонентов, что регламентируется сроками окончания схватывания минеральных вяжущих.
Технический этап рекультивации.
Поверх уложенного в шламовом амбаре ГТ завозится карьерный песчаный грунт (недостающие от 20 до 30 см до уровня «дневной» поверхности) либо ранее полученный ГТ с другой площадки. Поверхность ликвидированного шламового амбара планируется и уплотняется прикатыванием гусеничной техникой. Образованная площадка на месте ликвидированного шламового амбара может быть использована для технологических нужд заказчика или его подрядных организаций (по согласованию с заказчиком) либо проведения биологического этапа рекультивации.
После планировки песка на площадку рекультивируемой секции завозится слой торфа толщиной 0,2 метра, после чего поверхность секции также выравнивается. Песок и торф завозится в количестве достаточном для формирования напуска откоса на борт шламового амбара на расстояние 1,0 метр, при его заложении в пропорции не менее 1:2. После двухслойной отсыпки рекультивируемой площадки секции может производиться третье дополнительное перемешивание уложенных слоев грунта экскаватором на общую глубину до 0,7 метра с получением однородного по структуре потенциально-плодородного слоя грунта.
При наличии заранее подготовленных ТПС или ГТ Тип 2 на рекультивируемую территорию сразу завозят ТПС или ГТ Тип 2 и разравнивают бульдозером или экскаватором. После засыпки шламового амбара, его поверхность, сформированная из ТПС или ГТ Тип 2, должна иметь превышение, над окружающим рельефом, не более чем на 0,5 м.
Утилизация отходов бурения во временных шламонакопителях на кустовых площадках с безамбарным бурением.
Отличие технологии утилизации отходов на кустовых площадках с использованием временных шламонакопителей от утилизации отходов в шламовом амбаре заключается в оборудовании временных накопителей отходов, конструктивно несколько отличающихся от шламовых амбаров. Временные шламонакопители выстраиваются в тех случаях, когда природно-климатические условия в районе строительства кустовой площадки не позволят выстроить шламовый амбар, например, по причине близкого расположения водоохраной зоны или залегания грунтовых вод.
Временный шламонакопитель часто также выстраивается вдоль движения бурового станка на расстоянии от 20 до 25 метров от линии скважин, на всю ее длину и/или может быть разбит на отдельные секции. Обычно временный шламонакопитель бывает полупогруженного или надстроенного типа, т.е. основание временного накопителя лишь ненамного до 1,0-1,5 метров погружено в грунт или полностью расположено на уровне дневной поверхности или даже выше примыкающей/прилегающей к временному шламонакопителю и кустовой площадке территории.
Временный шламонакопитель часто выстраивается полностью из привозного карьерного грунта и обычно бывает вмонтирован в тело кустовой площадки, т.к. в случаях, когда проектами бурения предусматривается использование только временных шламонакопителей, то и кустовая площадка выстраивается достаточно высоко, в среднем около двух метров над уровнем дневной поверхности примыкающей/прилегающей территории. В этих случаях, и тело кустовой площадки и временный шламонакопитель представляют собой один объект.
Дно и борта, отсыпанных грунтом временных шламонакопителей дополнительно выстилаются гидроизолирующим материалом.
Временные шламонакопители после окончания буровых работ подлежат полной ликвидации как объект. Соответственно предварительно отходы должны быть вывезены на другие объекты их временного размещения для последующей утилизации или быть утилизированы на месте их образования. Конечно, экономически более целесообразным является утилизация их на месте, чем снижаются транспортные затраты и риски загрязнения окружающей среды при их транспортировке даже на 10-15 км.
В случаях использования при бурении временных шламонакопителей, работы по утилизации отходов целесообразно планировать параллельно бурению скважин. Для этого, временный шламонакопитель конструктивно выстраивают из отдельных, изолированных друг от друга грунтовой перемычкой, секций. В зависимости от количества буримых эксплуатационных скважин бывает от 2 до 5 секций, расположенных вдоль линии скважин на расстоянии от 20 до 25 метров, позволяющих принять и разместить все отходы последовательно от первой до последней группы скважин.
Такая конструкция (разделение временного шламонакопителя на секции) позволяет производить утилизацию отходов параллельно движению бурового станка, с некоторой задержкой начала производства работ, а именно, сразу после окончания бурения первый группы (четырех) скважин и передвижки бурового станка для бурения следующей группы скважин. При таком подходе утилизация отходов на конкретной кустовой площадке завершается уже при работах, связанных с обвязкой скважин во время перемещения бурового станка с кустовой площадки с завершенной стадией бурения на новую кустовую площадку.
Соответственно, в период бурения на новой кустовой площадке первой группы (четырех) скважин, на новом месте производства работ разворачивается комплекс по утилизации отходов. Далее работы продолжаются аналогично работам на предыдущей кустовой площадке. Алгоритм утилизации отходов на кустовых площадках, где при бурении были использованы временные шламонакопители, аналогичен видам и последовательности работ, описанных для амбарного бурения.
Отличие заключается лишь в том, выстраивается ли на месте временного шламонакопителя производственная (технологическая) площадка, которая будет в последующем использоваться самой компанией-недропользователем или ее подрядчиками, например, для размещения жилого вагон-городка и спецтехники при обслуживании скважин: при производстве операций гидравлического разрыва пласта, смене и замене скважинного оборудования, ее ремонте и т.д. Соответственно при организации технологической площадки временный шламонакопитель заполняется ГТ, поверх которых наносится верхний эксплуатационный слой из песчаных карьерных грунтов.
В случаях, когда проектами бурения предусматривается полная ликвидация временного шламонакопителя, полученные ГТ в ходе утилизации отходов, после набора прочности на площадках накопления и подтверждения, заявленных в технических условиях характеристик, вывозятся в места их применения, а временный шламонакопитель ликвидируется «заподлицо», т.е. участок земли выполаживается до уровня примыкающей/прилегающей территории и рекультивируется, как земли возвращаемые основному землепользователю.
Освобождающийся грунт, из которого был выстроен временный шламонакопитель, также как ГТ вывозятся в места последующего применения, например, для строительства следующих кустовых площадок, других производственных и вспомогательных площадных объектов или промысловых дорог к ним, равно как для строительства новых временных шламонакопителей на строящихся кустовых площадках.
x
Подъездные пути к временному шламонакопителю также разбираются, чистый грунт используется, например, для рекультивации или строительства обваловок, отсыпок на территории кустовой площадки и т.д. Ликвидацию пустых временных шламонакопителей, если они не подлежат полной засыпке, и на их месте организуется, например, пожарный водоем выполняют с выполаживанием откосов в пропорциях не менее 1:3. Схема производства работ при выполаживании откосов объекта приведена на фиг. 2 (где 1 - плодородный слой почвы; 2 - слой минерального грунта; 3 - ГТ; 4 - дно временного шламонакопителя; 5 - борта до выполаживания с заложением; 6 - проектное заложение бортов накопителя (m) после выполаживания; 7 - направление перемещения грунтовых масс при выполаживании; h - остаточная глубина объекта без учета толщины слоя почвы (потенциально плодородной ТПС)).
ГТ распределяется по всей площади. Грунт разрезающих полос, обвалований, пандусов также может быть использован для засыпки ликвидируемого временного шламонакопителя поверх уложенной на дно и спланированного ГТ.
Дополнительно в ликвидируемый временный шламонакопитель завозится грунт с песчаных карьеров для создания эксплуатационного слоя или подстилающего грунта для следующего потенциально плодородного слоя из ТПС, также возможно применение ГТ с других объектов утилизации отходов на данном месторождении, при условии их укладки на дно временного шламонакопителя в качестве протоматеринских пород.
Использование грунтов техногенных
Технический этап рекультивации нарушенных земель с помощью техногенных грунтов
Для рекультивации прилегающих к шламовому амбару нарушенных земель, находящихся во временном или постоянном отводе, завозятся ГТ Тип 2, для создания потенциально плодородного слоя грунта.
Дополнительно к используемому ГТ Тип 2 могут быть применяться органо-минеральные грунты (ТПС и пр.) и органические грунты (торф и пр.), обеспечивающие полноценное вовлечение ГТ Тип 2 в почвообразовательный процесс, а также преждевременное иссушение, выветривание, размывание и вымерзание песчаного грунта и ГП Тип 1.
ГТ Тип 2, а также ТПС и торф (при использовании), распределяются по образованной площадке на месте ликвидированного шламового амбара и примыкающей к нему нарушенной территории.
Планировка ГТ Тип 2 выполняется бульдозером, в местах с сильно обводненным грунтом - экскаватором. ГП Тип 2 планируется мощностью до 25-30 см, который после естественной усадки образует слой в 15-20 см, оптимальный для фиторекультивации. В отдельных случаях (небольшие локально нарушенные или труднодоступные для техники участки) окончательная планировка выполняется вручную с использованием шанцевого инструмента (лопат, граблей).
Примыкающая/прилегающая к шламовому амбару/кустовой площадке территория рекультивируется с выполнением следующих работ:
Вся рекультивируемая вокруг шламового амбара и кустовой площадки территория выполаживается и планируется с применением экскаваторов и бульдозеров с таким расчетом, чтобы на рекультивированной территории, если позволяет прилегающий рельеф, не образовывались понижения, в которых в последующем будет застаиваться вода и может образоваться болотный биоценоз.
3
Вокруг кустовой площадки по всему периметру восстанавливается или выстраивается обваловка из имеющегося на объекте или из привозного карьерного грунта, из расчета 2,4 м на один погонный метр обваловки кустовой площадки. В местах въезда и выезда с кустовой площадки обустраиваются пандусы.
В местах с нарушенным (локальным, прерывистым, сплошным) почвенным слоем, производится торфование рекультивируемой территории слоем ГТ Тип 2 от 10 до 15 см.
Использование грунта техногенного в дорожном строительстве
Полученный ГТ вывозится для укрепления и использования в дорожном строительстве для:
- устройства оснований автомобильных дорог;
- дополнительных слоев оснований автомобильных дорог;
- покрытий автомобильных дорог
В первую очередь непосредственно на место дорожного строительства завозится ГТ с места их получения, и равномерно распределяется экскаватором или бульдозером. Затем на поверхность наносится необходимое количество минеральных вяжущих, химического стабилизатора грунта SoilBond и воды. Количество вяжущих и стабилизатора определяется при подборе состава при пробном укреплении ГТ, расход воды устанавливается при подборе состава из расчета получения максимальной плотности при оптимальной влажности в соответствии с ГОСТ 22733.
Укрепление грунта производится непосредственно на поверхности дорожного полотна с соблюдением требований ГОСТ 23558 фрезерованием. Фрезерование выполняется дорожными фрезами (грунтосмесителями) типа ДС-74, трактором с навесным оборудованием типа ДС-18А или экскаватором с установленной фрезой типа TEREX WS или аналогами.
Характеристики укрепленного материала и требования к сырью
Прочность укрепленного грунта в проектном возрасте характеризуют маркой. Соотношение между маркой по прочности и прочностью на сжатие и растяжением при изгибе должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 4.
По морозостойкости укрепленные грунты подразделяют на марки: F5, F10, F15, F25, F50, F75. За марку по морозостойкости принимают установленное число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при которых допускается снижение прочности на сжатие не более чем на 25% от нормируемой прочности в проектном возрасте.
В качестве вяжущих используется цементы по ГОСТ 30515, ГОСТ 31108, портландцемент по ГОСТ 10178, сульфатостойкий и пуццолановый цемент по ГОСТ 22266.
Для снижения расхода вяжущих материалов, повышения прочности, морозостойкости и улучшения технологических свойств следует применять химические добавки по ГОСТ 24211.
4
2-
-
Вода для изготовления укрепленных грунтов и приготовления растворов химических добавок должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732. Максимально допустимое содержание растворимых солей не должно превышать 10000 мг/л, в т.ч. ионов SO - 2700 мг/л, Cl - 2500 мг/л.
При подборе состава устанавливают необходимое количество вяжущего, обеспечивающее получение укрепленных грунтов с заданными марками по прочности и морозостойкости.
Расход воды при подборе состава устанавливают из расчета получения максимальной плотности смеси при оптимальной влажности.
Область применения укрепленных материалов
Область применения грунтов выбирается в соответствии с маркой прочности и морозостойкости (Таблица 5).
Приемка укрепленного грунта и методы контроля.
3
Приемку укрепленных грунтов производят партиями. Партией считает количество укрепленного грунта одной марки по прочности, изготовленное в течение одной смены на одной смесительной установке, но не более 1000 м.
При приемочном контроле изготовитель должен проверять каждую партию укрепленного грунта по прочности на сжатие, а также состав смеси.
Прочность на сжатие и растяжение при изгибе или раскалывании укрепленных грунтов определяют по ГОСТ 10180.
Для укрепленных грунтов, применяемых в районах со среднемесячной температурой наиболее холодного месяца минус 10°С и ниже проводят предварительное водонасыщение по ГОСТ 23558
Морозостойкость обработанных материалов и укрепленных грунтов определяют первым методом по ГОСТ 10060. Основные и контрольные образцы перед испытанием на морозостойкость насыщают водой по ГОСТ 23558.
Биологический этап рекультивации
Основной целью биологического этапа рекультивации является создание потенциально-плодородного, обладающего благоприятными для последующего роста аборигенных растений физическими и химическими свойствами слоя грунта на засыпанной площадке амбара и примыкающих/прилегающих нарушенных землях. Это достигается внесением в почво-грунт комплексных минеральных удобрений и высевом семян однолетних и многолетних трав, и посадкой древесно-кустарниковой растительности. Засев рекультивируемой площадки и примыкающей территории, из-за небольшой ее площади целесообразно производить вручную или с применением средств малой механизации.
Перед посевом трав проводится внесение комплексных минеральных удобрений, содержание действующих веществ в которых представлено в согласно таблице 6.
Оптимальное содержание водорастворимых форм элементов минерального питания: азот - 5-7, калий - 8-15, фосфор - 8-15 (в мг на 100 грамм почвы).
В практике фиторекультивации часто используют семена однолетних и многолетних трав, преимущественно злаков, обладающих развитой корневой системой. Нормы высева даны для посева культур в чистом виде (Таблица 7).
Примечание. МЛ - многолетнее растение, О - отличная, X - хорошая, У - удовлетворительная, П - плохая.
При расчете норм высева однолетних и многолетних семян следует учитывать поправку на хозяйственную годность каждой конкретной партии семян по формулам (1.1-1.2):
где: П - хозяйственная годность, х - чистота, у - всхожесть семян.
где: НВ - норма высева с поправкой на хозяйственную годность, Н - рекомендуемая норма высева.
При использовании смеси семян разных видов трав норма высева каждого вида определяется по формуле (2):
где Н - норма высева данного вида семян в одновидовом посеве, z - доля семян данного вида в травосмеси.
В практике фиторекультивации норма высева составляет 120 кг/га.
Также травосмеси могут быть сформированы из трав других видов характерных для местных экосистем и в рациональном долевом соотношении между собою. Травосмесь различных по биологическим особенностям трав обеспечивает более надежное и долговечное закрепление поверхности рекультивированной территории. Посев однолетних и многолетних трав производится ручным способом.
3
После высева семена трав заделываются в почву бороной или шлейфом из деревянных брусков и прикатывают катками, например, 3-КК-6. При необходимости (сухость грунта) производится полив привозной технической водой с нормой полива до 1,5 см или 150 м/га.
По окончании рекультивации поверхностно-растительный слой в основном формируется из однолетних растений (овса), под покровом которых всходы многолетних трав, в первую очередь, формируют корневую систему для предстоящей зимовки. Формирование поверхностно-растительного слоя из многолетних трав происходит в последующие 1-2 летних сезона.
Фиторекультивация площадки засыпанного амбара и близлежащих нарушенных земель производится для закрепления их поверхности против воздушной и водной эрозии в первые годы после рекультивации, в дальнейшем рекультивированный участок земли зарастает аборигенной растительностью, с обычной сменой сукцессионных рядов.
Фитоукрепление поверхности природоохранной обваловки кустовой площадки также осуществляется одновременно с фиторекультивацией всей территории объекта с высевом травосмеси из семян однолетних и многолетних трав.
Посадку лесных культур (саженцев) на необходимой площади и в необходимом количестве осуществляет территориальный отдел лесничества на основании договорных отношений с предприятием - производителем рекультивационных работ на объекте. Лесные работы производятся в соответствии с Проектом освоения лесов конкретного месторождения.
Посадку саженцев древесно-кустарниковой растительности проводят весной до распускания почек или осенью после опадания листьев. Для посадки используются саженцы, приобретенные в специализированных питомниках или заготовленные в согласованных с лесхозом местах (под ЛЭП, в коридорах коммуникаций и т.д.).
Для заготовки ивовых черенков пригодны естественные насаждения 4-12-летнего возраста, не подверженные болезням и энтомовредителям. Перед посадкой ивовых черенков, целесообразно обработать (обмакнуть) верхние срезы черенков расплавленным парафином или краской. Это снижает их пересыхание, повышает приживаемость, исключает неправильную посадку черенков.
Саженцы следует заготавливать на открытых для солнца местах, высота саженцев 0,3-0,5 м. При выкопке, транспортировке и хранении посадочного материала необходимо осуществлять систему мероприятий, которые предупредят повреждение и подсушивание сеянцев и саженцев. При транспортировке от питомника до рекультивируемого объекта посадочный материал для предотвращения иссушения закрывается пленкой или брезентом и поливается.
Схема посадки древесно-кустарниковой растительности следующая: расстояние между рядами составляет от 1,0 до 1,5 м, а между саженцами в ряду от 0,5 до 0,7 м. При посадке глубина заделки корневой шейки у сеянцев и саженцев от поверхности почвы должна быть на песчаных почвах не больше 2-3 см, а на суглинистых почвах не больше 1-2 см. Отклонение стволиков сеянцев и саженцев после посадки не должно превышать 25 градусов от вертикали. Корневая система у сеянцев и саженцев заделывается при посадке без загиба и с необходимой степенью уплотнения почвы. Норма высадки 2500 на 1 га. Сроки посадки ивы: в любое время с апреля по октябрь для ив с закрытой корневой системой; с апреля (до распускания почек) и в сентябре (с началом листопада) для ив с открытой корневой системой
Уход за посевами и посадками. В течение всего вегетационного периода ведется наблюдение за состоянием саженцев и травостоя. При необходимости проводится минеральная подкормка и полив посевов и посадок. На засеянных многолетними травами участках при гибели более 50% растений производится подсев трав, подсадка саженцев производится при гибели 30% деревьев.
Общая потребность в расходных материалах для всех видов работ и на всех этапах рекультивации рассчитывается в технологических картах на рекультивацию шламового амбара и прилегающей к кустовой площадке территории.
Таким образом заявленный технический результат достигается посредством заявленной группы изобретений, которая включает следующие технические решения:
p
эфф
1. Грунт техногенный (ГТ Тип 1), характеризующийся тем, что представляет собой дисперсный связанный техногенно измененный в условиях естественного залегания и перемещенный природный минеральный грунт, и содержащий по количеству по массе отходы бурения 30-60%, грунты минеральные 33,5-70%, цементы до 5%, сорбенты до 1%, добавки до 0,5%, при этом число пластичности I составляет не более 12%, влажность на границе текучести составляет не более 55%, при этом содержание нефти и нефтепродуктов составляет не более 1,5%, содержание растворимых солей, а именно хлоридов составляет не более 2%, сульфатов не более 1%, удельная эффективная активность естественных радионуклидов А не более 740 Бк/кг.
эфф
2. Грунт техногенный (ГТ Тип 2), характеризующийся тем, что представляет собой дисперсный связанный техногенно перемещенный и измененный изначально природный заторфованный органо-минеральный грунт, и содержащий по количеству по массе отходы бурения 30-60%, грунты минеральные 33,5-60%, цементы до 5%, сорбенты до 1%, добавки до 0,5%, торф 3-10% при этом содержание нефти и нефтепродуктов составляет не более 3%, содержание органических соединений составляет не менее 3%, содержание растворимых солей, а именно хлоридов составляет не более 2%, сульфатов не более 1%, при этом удельная эффективная активность естественных радионуклидов А не более 740 Бк/кг, рН водной вытяжки от 5,5 до 8,4 ед.
3. Способ получения грунта техногенного (ГТ Тип 1) по п. 1, заключающийся в утилизации отходов бурения, за счет механического перемешивания с исходными компонентами, при этом условием утилизации отходов бурения является исходное технологически допустимое физико-химическое состояние отходов бурения перед поступлением непосредственно на утилизацию, при этом требуемые свойства ГТ контролируют поэтапно: входной контроль - на стадии определения годности исходного сырья для утилизации с применением серийной техники и оборудования общего и специального назначения и сдаточный контроль - на стадии определения основных параметров конечного продукта утилизации, как грунтов для земляных работ безопасных для окружающей среды, при этом перед утилизацией отходов выполняют предварительную подготовку, которая заключается в приведении основных технологических параметров сырья до требуемых значений, далее после подготовки отходов к утилизации, производят разбивку площади шламового амбара на технологические ячейки разрезающими полосами, при этом количество подготовленного к утилизации отходов, размещенного в ячейке для перемешивания определяют таким образом, чтобы объем смеси исходных компонентов не превышал 90-95% объема указанной ячейки, избыток подготовленного отхода в ячейке перемещают в ближайшую (соседнюю) ячейку, далее на площадку шламового амбара завозят песок и равномерно размещают по всему периметру выделенной ячейки, для подъезда к ячейке и разгрузки самосвалов используют борт шламового амбара или разрезающую полосу, далее поверх отхода на выделенной для обезвреживания ячейке равномерно распределяют сорбент и добавки, причем сорбент и добавки вносят на поверхность отхода либо сразу по всей ячейке либо порционно на площадь одной захватки экскаватора, сорбент и добавки распределяют по поверхности отхода экскаватором, способом максимально равномерного рассыпания из ковша, далее к отходам добавляют половину расчетного объема песка, необходимого для утилизации размещенного в ячейке отхода, песок также распределяют равномерно по поверхности отхода, расположенного в ячейке и разравнивают, далее сформированный слой из отхода, сорбента и песка перемешивают прямыми возвратно-поступательными и круговыми движениями до получения однородной по структуре смеси, по окончании перемешивания смесь в ячейке выравнивают, на второй стадии поверх получившейся смеси вносят и равномерно распределяют вяжущие компоненты, цемент распределяют по поверхности отхода экскаватором, способом максимально равномерного рассыпания из ковша, далее добавляют вторую половину расчетного объема песка, песок также распределяют равномерно по поверхности смеси, расположенной в ячейке и разравнивают, далее получившуюся смесь повторно перемешивают прямыми возвратно-поступательными и круговыми движениями до получения однородной по структуре смеси, по окончании перемешивания смесь в ячейке выравнивают, при этом получаемый ГТ Тип 1 выдерживают в ячейке шламового амбара или в конусе на площадке накопления до одного дня (суток).
4. Способ получения грунта техногенного (ГТ Тип 2) по п. 2, заключающийся в утилизация отходов бурения, за счет механического перемешивания с исходными компонентами, при этом условием утилизации отходов бурения является исходное технологически допустимое физико-химическое состояние отходов бурения перед поступлением непосредственно на утилизацию, при этом требуемые свойства ГТ контролируют поэтапно: входной контроль - на стадии определения годности исходного сырья для утилизации с применением серийной техники и оборудования общего и специального назначения и сдаточный контроль - на стадии определения основных параметров конечного продукта утилизации, как грунтов для земляных работ безопасных для окружающей среды, при этом перед утилизацией отходов выполняют предварительную подготовку, которая заключается в приведении основных технологических параметров сырья до требуемых значений, далее после подготовки отходов к утилизации, производят разбивку площади шламового амбара на технологические ячейки разрезающими полосами, при этом количество подготовленного к утилизации отходов, размещенного в ячейке для перемешивания определяют таким образом, чтобы объем смеси исходных компонентов не превышал 90-95% объема указанной ячейки, избыток подготовленного отхода в ячейке перемещают в ближайшую (соседнюю) ячейку, далее на площадку шламового амбара завозят песок и равномерно размещают по всему периметру выделенной ячейки, для подъезда к ячейке и разгрузки самосвалов используют борт шламового амбара или разрезающую полосу, далее поверх отхода на выделенной для обезвреживания ячейке равномерно распределяют сорбент и добавки, причем сорбент и добавки вносят на поверхность отхода либо сразу по всей ячейке либо порционно на площадь одной захватки экскаватора, сорбент и добавки распределяют по поверхности отхода экскаватором, способом максимально равномерного рассыпания из ковша, далее к отходам добавляют половину расчетного объема песка, необходимого для утилизации размещенного в ячейке отхода, песок также распределяют равномерно по поверхности отхода, расположенного в ячейке и разравнивают, далее сформированный слой из отхода, сорбента и песка перемешивают прямыми возвратно-поступательными и круговыми движениями до получения однородной по структуре смеси, по окончании перемешивания смесь в ячейке выравнивают, на второй стадии поверх получившейся смеси вносят и равномерно распределяют вяжущие компоненты, цемент распределяют по поверхности отхода экскаватором, способом максимально равномерного рассыпания из ковша, далее добавляют вторую половину расчетного объема песка, песок также распределяют равномерно по поверхности смеси, расположенной в ячейке и разравнивают, далее получившуюся смесь повторно перемешивают прямыми возвратно-поступательными и круговыми движениями до получения однородной по структуре смеси, по окончании перемешивания смесь в ячейке выравнивают, при этом получаемый ГТ Тип 1 выдерживают в ячейке шламового амбара или в конусе на площадке накопления до одного дня (суток), причем для получения ГТ тип 2 на третьей стадии, сразу после перемешивания смеси вносят торф и распределяют равномерно по поверхности ГП Тип 1, расположенного в ячейке и сразу перемешивают прямыми возвратно-поступательными и круговыми движениями до получения однородной по структуре смеси, по окончании перемешивания смесь в ячейке выравнивают.