CC BY
31
СИМПОЗИУМ 'СОВРЕМЕННОЕ ГОРНОЕ ДЕЛО: ОБРАЗОВАНИЕ, НАУКА, ПРОМ Ы Ш Л К Н НОСТЬ»
МОСКНА. МГП'
29.01.9(6 - 2.02.96 г
В. Г. ЗОТЕЕВ Т.К. КОСТ ЕРОВ А
Н.А. ЧЕРКАЩЕНКО Уральская государственная горная академия
Основные принципы создания захоронения промышленных отходов в карьерных выемках
Характерной чертой горно-промышленных районов, в частности Уральского, является приуроченность городов и крупных поселков к разрабатываемым или уже отработанным месторождениям полезных ископаемых. В результате такой практики типичными объектами ландшафта вокруг населенных пунктов являются заброшенные и действующие карьеры, отвалы и хво-стохранилища, а при наличии ТЭЦ или металлургического производства также золо-и шлакоотвалы. За счет этого значительная часть территории в окрестностях городов и поселков не только изъята из землепользования, но и превратилась в постоянно действующий источник интенсивного загрязнения окружающей среды за счет сноса пыли и выноса с фильтратом солей тяжелых металлов, флотореагентов и т.п.
Рост городского населения и развитие производства обуславливает необходимость изъятия под промышленные свалки (в том числе отвалы и хвостохранилища) дополнительных площадей вблизи промышленных объектов. Из-за отсуствия свободных земель и резкого удорожания стоимости перевозок в последние годы наблюдается формирование стихийных свалок в выемках отработанных карьеров, при этом не контролируется ни их токсичность, но гидрогеологические условия в районе свалок. В результате такой деятельности за последние годы, когда за счет спада производства состояние атмосферы в Уральском регионе заметно улучшилось, степень техногенного загрязнения поверхностных и подземных вод продолжает нарастать. Из вышесказанного следует, что само существование заброшенных карьерных выемок провоцирует к их заполнению отходами с близлежащих жилых массивов и производственных сооружений»
Таким образом использование выемок отработанных карьеров, зон обрушения и т.п. нельзя рассматривать только с позиции необходимости рекультивации нарушенных земель, на выполнение которой нет средств ни у администрации городов и поселков, ни у горных предприятий, нарушивших эти земли.
Рекультивация карьерных выемок и зон обрушения даже в современных условиях развала становится реальной и желательной, если:
• захоронение отходов позволяет решить вопрос о целесообразности или невозможности изъятия земельных участков для их складирования;
• по экономическим и экологическим соображениям складирование отходов в карьер более предпочтительно (малая дальность транспортирования, отказ от проезда по оживленным магистралям и т.п.);
• захоронение отходов в карьер ликвидирует проблему их ветровой эрозии;
• за счет заполнения карьера отходами выполняется техническая рекультивация объекта и восстановленная часть нарушенной поверхности возвращается в землепользование;
• при захоронении отходов осуществляется комплекс мероприятий, ис ключающий возможность выноса токсичных веществ за пределы карьерной выемки и загрязнения подземных вод.
Представляется необходимым выработать основные принципы использования карьеров для захоронения промышленных отходов, а это в свою очередь возможно лишь на основе четкой классификации выемок как емкостей и складируюемых отходов по их физико-механическим свойствам, токсичности и склонности к самовозгоранию.
С гидрогеологических позиций, определяющих возможности фильтрации токсичных веществ из захоронения в подземные воды, природный массив, слагающий борта карьера, можно подразделить по коэффициенту фильтрации на следующие группы:
нефильтрующие 10~& м!сутки
слабофилътрующие 10'3 < Кф < 10~2 м/сутки фильтрующие 10'1 > Кф > Ю'2 м.!сутки свободнофильтрующие Кф >0,1 м/сутки
Складируемые в карьер отходы по степени их токсичности также можно разделить на несколько групп, принимая в качестве критерия интегральный показатель токсичности водных вытяжек (в ПДК):
отходы нетоксичные Пт < I; отходы слаботоксичные } < Пт < 5; отходы токсичные Пт > 5.
Поскольку основным требованием, предъявляемым к способу захоронения отходов является исключение возможности загрязнения поверхностных и подземных вод и атмосферного воздуха, то оно и должно быть положено в основу оценки возможности использования карьерной выемки в качестве полигона. Дополнительным фактором, подлежащим учету, является способ транспортировки отходов и их состояние (колесный и гидротранспорт, сухие, жидкие и т.п.). С учетом вышесказанного представляется возможным сформулировать следующие принципы для оценки возможности использования карьерных выемок для захоронения промышленных отходов:
1. Если отходы (по водной вытяжке) нетоксичны, они могут складироваться в любой карьер независимо от его глубины, уровня грунтовых вод (УГВ) и коэффициента фильтрации пород, слагающих борта
и дно выемки. При этом устройство проти-вофильтрационных и противоинфильтра-ционных экранов не требуется.
2. Складирование слаботоксичных отходов без устройства экранов допустимо лишь в тех случаях, когда борта и дно сложены нефильтрующими и слабофильтру-ющими породами или дно расположено выше восстанавливающего уровня грунтовых вод. При проектировании такого захоронения необходимо так же предусмотреть устройство противоинфильтрационного экрана, перекрывающего поверхность захоронения на глубине 1 -2 м ниже восстановленного УГВ, что исключит возмохс-ность выноса растворимых веществ атмосферными осадками. Оставшаяся емкость (выше экрана) может быть использована для складирования нейтральных отходов при последующей стадии рекультивации, устройство водоема и т.п.
3. Захоронение токсичных отходов допустимо только в выемки, борта которых сложены нефильтрующими породами. Если это требование невыполнимо, складирование может производиться только после предварительной гидроизоляции дна и бортов выемки.
4. В зависимости от состояния массива, гидроизоляция дна и бортов выемки может быть реализована за счет одного из следующих вариантов:
• если фильтрация возможна только через локальные зоны разломов или повышенной трещиноватости, а остальные участки можно считать нефильтрующими, наиболее экономичным способом гидроизоляции является тампонаж разломов (цементация, битумизация и т.п.).;
• если большая часть поверхности дна и откосов является фильтрующей, а складирование отходов осуществляется «на сухую», экранированию подлежит вся поверхность, при этом боковые экраны наращиваются от дна к земной поверхности по мере заполнения выемки.
5. Для устройства донных и боковых экранов может использоваться полимерный материал высокой прочности, либо уплотненный глинистый грунт, уменьшение коэффициента фильтрации которого до необходимого минимума достигается соответствующим его уплотнением.
6. В качестве естественных материалов для сооружения противофильтрационных экранов могут использоваться суглинистые и даже супесчаные грунты, в которых глинистая фракция представлена гидрослюдами и каолином и отсутствуют легкорастворимые соли.
7. Формирование экранов из грунтовых материалов может осуществляться пу-
тем послойной укладки и укатки грунта или намывом.
8. Для предотвращения разрушения противоинфильтационных экранов они должны перекрываться слоем инертного материала, защищающего экран от промерзания, разуплотнения и нарушения его сплошности корневой системой растений.
Выполнение соответствующего набора принципов, подтвержденных соответствующими расчетами технологических параметров гарантирует экологическую безопасность захоронения промышленных отходов в отработанные карьеры. Принципиальная схема захоронения токсичных отходов в карьере приведена на рис. 1.
. V V V
1Гч - ■'Г
/ N74/ \Г',' 'СЧ
✓ V V Ч' V V'
✓ V V V
, \ VVVVVV'
'V Ч' 4
»• V Ч.- V V Ч* V V л
✓ V V V V V V V 4 / V Ч' V V V V V 4
✓ V
✓ V Ч* V V '■</ V V*
.• V V V V V V V 4
'у'і/'/У'У'
/ 'У/Ч/ V V V V' V ^
/ V V V V V V V
V V ч- V V V V ■>
/ V V ’V' V Ч/ V V
'✓Ч/ V 1 V V V ^
4 V V V 4
' V ч» V V 'х'1*/ V V V / V Ч-* V '*■ Ч< Ч/ Ч*' V ч\і>
, V V V/ V V V / Ч' V V V V V V '/'/’ч'УУУЧ /Уу Ч> V V V г V V V4*4/Ч'Ч' VЧ'Ч'Ч/Ч*^
✓ V VV V VЧ'Ч^Ч/Ч
/ VV V^ V VVV ,• л.-V V V '✓Ч' '•/Ч' '✓Ч
/ V V Ч' V V Ч^ V V V \; V V V V 9
V Ч' **ч*“ Ч-1 V' V*' Ч' Ч 1
.• V V V V Ч' V V V >,■ '«-V V V
У.Ч,- к, '.улдлллл, а.-^у. Ч
Ч' V V V V V V V V V V 4і Ч' Чі* V V Ч' Ч' 'У V V V V V V Ч' V 'V V V V Ч1
V Ч1* V V Ч*Ч1 V V V Ч' VV V V V V VЧ*Ч'
V V V V V V V ‘'/V V Ч'Ч' 'V V V Ч'\г 1V
V Ч* Ч' “'•ж V V V V V V V V V V V V V V
V 'V V V Ч> "V Ч-1 4-“ 'V V V Ч' V V V V V
\VVVVVVVVVVVVVVW
\vvv4
V V V Ч V VV уОгЧ V '
V’! ^ ),'VVvf Ч Кч>
V VVV'У^^/у
1 - Вмещающие породы , слагающие борта карьера. Z - Донный и бортовой протиеофильтрацианные экраны.
3 - Защитный слои из песиако-гравийного материала.
4 - Складируемые отходы.
5 - Противоинфилотрационный экран.
6 - Слои нейтрального или плодородного грунта.
7 - Восстановившийся уровень грунтовых вод.
- Обсадные трубы наблюдательной скважины.
- Водопонизительная скважина.
Рис. 1. Устройство захоронении токсичных отходов в отработанных карьерах и зонах обрушения
© В.Г. Зотеев, Т.К. Костерова, Н.А. Черкащенко
