Результат интеллектуальной деятельности: Способ формирования отвалов антропогенных отходов под облесение

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству, а именно к фитомелиорации отвалов отходов, включающей их подготовку под облесение.

Известно, что для снижения отрицательного влияния на окружающую среду складируемых отходов их подвергают фитомелиорации, которая предполагает облесение путем посадки растений.

Наиболее распространенным в мировой практике и в нашей стране является способ, при котором поверхность промышленных отвалов покрывается искусственным почвогрунтом, или почвенными субстратами, или мелиорантами слоем толщиной до 30 см - смесью осадочных пород с применением органических (компосты, торф, почва и т.д.) и минеральных удобрений (см. Ю.А. Хватов. Облесение земель, нарушенных при разработке полезных ископаемых. - М.: ЦБНТИлесхоз, 1973, с. 6-7). [1]

Недостатками данного способа являются большая трудоемкость и относительно высокая стоимость работ.

Для улучшения этого способа предложены различные технические решения, общими признаками которых является формирование конусовидных отвалов с ярусами в виде террас, покрытие отвалов плодородным грунтом и посадку растений.

К таким способам можно отнести следующие: известен способ рекультивации и озеленения действующих плоских многоярусных отвалов (см. Авторское свидетельство СССР №929842, М. кл.3 Е21С 41/00, 30.07.1980) [2], где при формировании каждого яруса производят опережающую послойную рекультивацию и озеленение откоса по периметру с последующей отсыпкой складируемых пород. Недостатком способа является очень большой расход почвогрунта на предварительную обваловку каждого яруса отвала.

Известен способ облесения отвалов промышленных отходов (Патент на изобретение №: 2186474, МПК7 А01В 79/02, 13/16, 28.11.2000) [3], заключающийся в том, что отвал выполняют по форме усеченного конуса. На поверхность отвалов на каждом ярусе наносят осадки сточных вод из очистных сооружений. После формирования ярусного отвала со слоями осадков сточных вод по всей его поверхности осуществляют посадку древесно-кустарниковой растительности с последующим высевом трав.

Этот способ имеет следующие недостатки. При сдвигании осадков сточных вод с горизонтальных участков на склон отвала крупные комки и глыбки осадков сточных вод скатываются вниз, не задерживаясь на склоне полигона, до самого его подножья. В итоге слой осадка на склоне образуется недостаточной толщины (15-20 см), а на выпуклых частях склона почти совсем отсутствует.

Известен способ рекультивации отвалов и полигонов промышленных отходов (Пат №2509457, А01В 79/02, В09В 3/00, В09С 1/00 В, подача заявки: 2012-10-29, публикация патента: 20.03.2014) [4], который включает покрытие склонов почвенным субстратом путем равномерного сдвигания его с горизонтальных поверхностей, покрытие горизонтальных участков почвенным субстратом путем разравнивания, посадку саженцев деревьев и кустарников, посев семян травянистых растений. В качестве почвенного субстрата применяют смесь материала с высоким содержанием питательных веществ в виде осадков сточных вод, перегноя, торфа, навоза и фосфогипса при соотношении компонентов смеси 2:1 по объему. Смесь перемешивают фрезерованием на горизонтальном полотне. Покрытие поверхности склонов полученной смесью толщиной 25-30 см проводят равномерным сдвиганием на склоны. Затем формируют сплошной покровный слой толщиной 15-20 см на горизонтальных поверхностях. Слой почвенного субстрата сверху покрывают мульчирующим слоем песка толщиной 1-3 см с помощью разбрасывателя. На заключительном этапе рекультивации по всей поверхности высаживают саженцы быстрорастущих деревьев и кустарников с развитой корневой системой и надземной частью высотой 0,5-1,0 м с последующим подсевом семян травянистых растений. Изобретение позволяет ускорить биологическую рекультивацию за счет создания оптимальных условий для роста древесно-кустарниковой растительности путем оптимизации состава применяемого искусственного почвенного субстрата.

Однако данный способ, как и представленный выше, предусматривает покрытие плодородным субстратом уже готовых склонов, но при этом не принимается во внимание необходимость отвода избытков атмосферной влаги (как после дождей, так и после снеготаяния), которая приводит к смыву плодородного субстрата и снижению мелиорирующего эффекта.

Известен способ подготовки поверхности терриконов под облесение (А.С. №1454267, А01 В 13/16, заявл. 17.03.86, опубл. 30.01.89, бюл.4) [5]. Способ осуществляют следующим образом. При подготовке поверхности терриконов под облесение поделку микротеррас начинают от хвостовой части террикона. При пересечении с небольшими промоинами микротеррасу больше заглубляют в тело террикона, при пересечении с большими промоинами, превышающими размеры микротеррас, последние прокладывают по откосам и дну промоин по спиралевидной линии. После осуществления способа при таянии снега талый сток будет перехватываться спиралевидной частью микротеррас и отводиться к остальной части, по которой будет стекать, увлажняя преимущественно грунт перед перемычками в местах посадки сеянцев. В случае, если приток воды из промоин-оросителей будет преобладать над поглощением, остаточный сток, нарастающий по длине микротеррас, будет своевременно сбрасываться в промоины-коллекторы.

Данный способ по сравнению с предыдущим уменьшает эрозионный смыв материала с поверхности террикона. Осуществление способа ускоряет развитие насаждений на терриконе в результате улучшения влагообеспеченности насаждений в начальный период их жизни.

Данный способ по большинству существенных признаков принимается за прототип.

Главным недостатком прототипа является то, что основные работы по устройству микротеррас проводят только после отсыпки террикона. В результате тратятся не только дополнительные средства на повторные технические работы, но и упускается время, в течение которого растения могли бы расти, если бы террикон формировался с учетом предстоящей посадки растений.

Технический результат предлагаемого способа достигается тем, что террасы создают в процессе отсыпки отвалов в форме дорожного полотна с кюветом, примыкающим к верхней части склона отвала, а затем в кюветах устраивают перемычки из плодородного грунта, при этом высота перемычек не превышает уровня дорожного полотна.

На фиг. 1 схематически представлен формируемый отвал конусовидной формы со спиралевидными террасами (дорогами), общий вид; на фиг. 2 - поперечный профиль террас (дорог) отвала с кюветами; на фиг. 3 - вид сверху фиг. 2; на фиг. 4 - разрез А-А фиг. 2 - вид перемычек в кювете.

Способ осуществляют следующим образом.

При складировании отходов их отвалы начинают сразу формировать, насыпая в виде конуса 1. При этом по периферии конуса в процессе отсыпки формируют спиралевидные террасы 2. Террасы предназначены для движения транспорта, производящего отсыпку, поэтому их сразу создают по форме дорожного полотна 3 с кюветом 4. Кювет формируют с одной стороны полотна, примыкающей к верхней части отсыпаемого склона отвала. Затем в кюветах 4 устраивают перемычки 5 из плодородного грунта, на которых и высаживают растения 6. Высоту перемычек в кюветах принимают не выше уровня дорожного полотна, для того, чтобы влага, стекающая по кювету, задерживалась перед растением, но не переливалась на дорожное полотно.

Предложенный способ формирования отвалов антропогенных отходов позволяет сэкономить время и средства для облесения. Созданные дороги будут служить для обеспечения проведения последующих работ, в том числе фитомелиоративных (подвозки грунта, растений) и иных, необходимых для облесения отвала после полного завершения его формирования. Высаженные ранее растения станут основой лесного насаждения, создаваемого на отвале.

Источники информации

1. Ю.А. Хватов. Облесение земель, нарушенных при разработке полезных ископаемых. - М.: ЦБНТИлесхоз, 1973, с. 6-7.

2. Авторское свидетельство СССР №929842, МПК кл.3 Е21С 41/00, 30.07.1980.

3. Патент на изобретение №: 2186474 МПК А01В 79/02, 13/16, 28.11.2000 Патент №2509457, А01В 79/02, МПК В09В 3/00, В09С 1/00 В, 20.03.2014.

4. Авторское свидетельство №1454267, МПК А01В 13/16, опубл. 30.01.89.