Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ СОЛЕОТВАЛОВ НА КАЛИЙНЫХ РУДНИКАХ

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке калийных месторождений для ликвидации скапливающихся на земной поверхности солеотвалов.

За период эксплуатации Верхнекамского месторождения калийных солей (с 1932 г.) на земной поверхности скопилось более 300 млн. т отходов в виде солеотвалов.

На рудниках ОАО «Уралкалий» ежегодно образуется 16-18 млн. т солеотходов и 3 млн. т глинисто-солевых шламов. Каждый из отвалов занимает площадь до 10-15 га, достигает высоты 50-80 м при объеме в десятки и сотни миллионов кубометров. Материал отвалов состоит из крошки соляных пород, чешуек глины и различных включений, содержащихся в соляной толще.

В результате естественного уплотнения и цементации отвальный материал превращается из рыхлой и сырой массы в плотную полиминеральную крупнозернистую соляную породу. Пористость свежеотсыпанного материала составляет 40-45%, а отсыпанного ранее (в основании отвала) - 2%. Осадка отвальных насыпей за счет уплотнения материала достигает 15-20%. Постоянное досыпание свежего материала и его уплотнение, резкие различия свойств грунта в разных частях разреза обусловливают развитие валов выдавливания по контуру и катастрофических оползней объемом до 100-300 тыс. куб. м.

Крупная зернистость, трещиноватость (уплотнения, выветривания, разгрузки), рыхлость насыпной толщи обусловливают высокую водопроницаемость отвалов на значительную глубину. На поверхности отвалов формируется своеобразный карстовый рельеф, отличающийся от коррозионного на естественных выходах соляных пород.

Засоление почв и вод под солеотвалами вызывают рассолы, образование которых связано с несовершенством обезвоживания твердых отходов на обогатительных фабриках, растворением солеотвалов атмосферными осадками, конденсацией атмосферной влаги.

Содержание остаточных рассолов в галитовых хвостах, выходящих с фабрик, изменяется в пределах 10-15% от их массы. После складирования и уплотнения свежих отходов под давлением вышележащих слоев выделяется остаточная технологическая влага.

При растворении отвалов атмосферными осадками из них дополнительно высвобождаются поровые растворы, составляющие 5% от массы соли. Скорость растворения в первый период определяется силами химического взаимодействия воды и солей; в дальнейшем при концентрации раствора, близкой к насыщению, скорость растворения солей быстро замедляется. То же самое происходит и в случае проникновения осадков вглубь массива, когда их выщелачивающее действие постепенно затухает.

Галитовые отходы обладают гигроскопичностью, и при определенных изменениях температуры и влажности воздуха в солеотвалах происходит конденсация атмосферной влаги, которая быстро насыщается легкорастворимыми солями и превращается в рассолы.

Суммарное количество конденсата, образующегося в результате температурного охлаждения атмосферного воздуха в пустотах массива солеотвала и за счет сорбционных процессов, составляет около 110 мм в год [1].

Ежегодный объем рассола, образующегося от растворения солеотходов, составляет, например, на солеотвале Первого Березниковского калийного рудоуправления ~230 тыс. м³, на солеотвале Четвертого Березниковского калийного рудоуправления ~170 тыс. м³.

Исходя из вышеизложенного можно констатировать, что ликвидация солеотвалов на земной поверхности принесет ощутимый экологический эффект

Известен способ ликвидации солеотвалов на калийных рудниках, включающий растворение солеотходов в морской воде и сброс образовавшихся солесодержащих вод в море[1, 143 с].

Известен также способ ликвидации солеотвалов на калийных рудниках, включающий растворение солеотходов в воде и сброс образовавшихся солесодержащих вод в речную сеть. [1, 143 с].

Недостатком известных способов является то, что, во-первых, для сброса образовавшихся солесодержащих вод используют поверхностные воды, и, во-вторых, для растворения солеотходов используют поверхностные природные воды, что предопределяет повышение степени загрязнения окружающей среды.

Изобретение аналогов не имеет.

Целью изобретения является снижение степени загрязнения окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что солеотвал ликвидируют путем закачки образовавшихся на площади его ложа солесодержащих вод в подземный водоносный горизонт.

Способ осуществляется следующим образом.

Вблизи солеотвалов производят бурение до кровли соляной толщи нагнетательных скважин. Далее по ним осуществляют опытные откачки, пробные наливы и опытное нагнетание солесодержащих вод, определяют гидродинамические параметры и емкостный потенциал рассольного горизонта. Данный горизонт выделяется в почве надсоляной толщи, имеет карстовое происхождение и содержит непригодные для технического и питьевого водоснабжения рассолы. После этого устанавливают погружной насос в приямок, сооруженный в наиболее погруженной периферийной части ложа солеотвала, заполненной солесодержащей водой, и производят ее откачку по трубам, соединенным с нагнетательными скважинами.

Откачка рассола из периферийной части ложа солеотвала интенсифицирует процесс растворения солеотвала, существенно уменьшая загрязнение окружающей среды за счет снижения объемов рассолов, попадающих из ложа солеотвала в почву, а также в подземные и поверхностные воды.

Источники информации

1. Пермяков Р.С., Романов B.C., Бельды М.П. Технология добычи солей // М., Недра, 1981.