Способ формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов, образованных отрытой разработкой полезных ископаемых
Владельцы патента RU 2709713:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Красноярский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к восстановлению нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Для формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов применяют субстрат толщиной слоя 50 см, состоящий из вскрышной породы карьера добычи песка из поймы реки и ила с очистных сооружений не менее 5 лет хранения, взятых в весовом соотношении 1:0,1. Техническим результатом является обеспечение необходимой всхожести и продуктивности травосмеси при восстановлении растительного и формировании корнеобитаемого слоя и почвенного покрова на поверхности разрушенных земель. 1 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и в частности к способам формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов при восстановлении земель, нарушенных при добыче переработке алюминийсодержащего сырья.
Известен способ восстановления нарушенных земель на избыточно увлажненных территориях [Патент РФ N 2459397, кл. А01В 79/02], основанный на стимулировании процессов естественного зарастания включающий полное или частичное снятие предварительно нанесенного на болото песка до остаточного слоя над поверхностью болота до 1-15 см.
Недостатком известного способа является то, что естественное зарастание на отвалах при открытой разработке мало приемлемо и не обеспечивает необходимой продуктивности травосмесей, что требуется для создания корнеобитаемого слоя.
Известен способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых (Патент РФ № RU 2444628 авторы Ковшов С.В., Смирнов Ю.Д., Карельский Д.С. и др.), включающий перемещение и складирование в отдельные отвалы почвы, причем почвенные группы укладывают периодично до высоты отвала 2,5 м, при выполаживании бортов отвала 25-35°. Причем нижняя часть группы толщиной 15-20 см - малоплодородная вскрышная порода, средняя часть группы толщиной 10-12 см укладывается естественным рыхлителем с размером фракций не более 10 мм и верхняя часть группы заполняется органическим удобрением.
Недостатком известного способа является сложность исполнения (до высоты отвала 2,5 м), большие экономические затраты и необходимость формирования корнеобитаемого слоя путем дополнительной обработки органическими удобрениями для получения удовлетворительных результатов по продуктивности травосмесей на восстановленной поверхности нарушенных земель.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов, образованных открытой разработкой полезных ископаемых [Патент РФ №2478165 авторы Лавриненко А.Т., Андроханов В.А.], характеризующийся тем, что корнеобитаемый слой формируют путем создания гумусово-аккумулятивного технозема за счет внесения верхнего плодородного слоя почвы в подстилающие породы при одновременном снятии, погрузки, транспортировки и нанесении верхнего вскрышного уступа на поверхность отвала мощностью не менее 2 м, с последующим формированием растительного покрова с использованием посадочного материала, обработанного комплексным биопрепаратом.
Недостатком данного способа является сложность исполнения (до мощности отвала 2 м), большие экономические затраты и необходимость дополнительной обработки органическими удобрениями для получения удовлетворительных результатов по продуктивности травосмесей на восстановленной поверхности нарушенных земель.
Цель изобретения - получение высокой продуктивности травосмесей при формировании корнеобитаемого слоя поверхности отвалов и восстановление нарушенных земель с вовлечением не токсичных материалов.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка экономически выгодного и практически выполнимого способа формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов и восстановления нарушенных земель вблизи шламохранилищ глиноземного производства в условиях Сибири с получением высоких показателей по всхожести и продуктивности травосмесей.
Поставленная задача достигается тем, что для формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов используют субстрат толщиной слоя не менее 50 см, состоящий из вскрышной породы карьера добычи песка и ила с очистных сооружений не менее 5 лет хранения, взятых в весовом соотношении 1:0,1.
Техническим результатом изобретения является получение высокой продуктивности травосмеси и восстановление растительного и формирование корнеобитаемого слоя и почвенного покрова на разрушенных землях в условиях Сибири с минимальными материальными и трудовыми затратами и использование для рекультивации имеющихся не токсичных отходов.
Сопоставительный анализ с ближайшим аналогом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый способ формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов, образованных открытой разработкой полезных ископаемых отличается тем, что для формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов используют субстрат толщиной слоя не менее 50 см, состоящий из вскрышной породы карьера добычи песка и ила с очистных сооружений не менее 5 лет хранения, взятых в весовом соотношении 1:0,1.
Ранее предлагаемое техническое решение не заявлялось и субстрат для формирования корнеобитаемого слоя с такими компонентами не применялся для восстановления нарушенных земель. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".
Предлагаемый способ формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов, образованных открытой разработкой полезных ископаемых позволяет обеспечивать густой растительный почвенный покров на разрушенных землях в условиях Сибири подшламовыми водами из шламохранилища АО «РУСАЛ Ачинск» с использованием не токсичных производственных отходов и с минимальными материальными и трудовыми затратами.
Предлагаемое изобретение придает способу формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов, образованных открытой разработкой полезных ископаемых новое техническое решение способа, основанное на применении в качестве почвенного слоя субстрата субстрат толщиной слоя не менее 50 см, состоящий из вскрышной породы карьера добычи песка и ила с очистных сооружений не менее 5 лет хранения, взятых в весовом соотношении 1:0,1, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".
Способ формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов, образованных открытой разработкой полезных ископаемых осуществляли следующим образом.
На опытный участок территории в районе отвалов глиноземного производства АО «РУСАЛ Ачинск» завозили пробы вскрышной породы карьера добычи песка из поймы реки Чулым и с городских очистных сооружений г. Ачинска 5-летнего хранения и производили их смешение в весовом соотношении 1:0,1 и затем наносили их на поверхность нарушенного участка толщиной соя не менее 50 см согласно заявляемому способу.
Примеры выполнения способа формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов, образованных открытой разработкой полезных ископаемых приведены в табл. 1. Пример 1 - прототип, примеры 2-5 заявляемый способ.
Заявляемый способ формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов, образованных открытой разработкой полезных ископаемых проверен на примере использования его при восстановления нарушенных земель отвалов в районе шламохранилища глиноземного производства АО «РУСАЛ Ачинск». В качестве ила с очистных сооружений была взята Nпроба 5-летней выдержки с иловых площадок городских очистных левобережных сооружений г. Ачинска Красноярского края. Использовать ил со сроком хранения менее 5 лет не желательно, так как он содержит вредные микроорганизмы. Ил 5-летней выдержки не содержал токсичных компонентов и имел в своем составе большое количество органического вещества и общего азота, что обеспечивало положительное влияние его на агрохимические свойства получаемого субстрата при его смешении с вскрышной породой карьера добычи песка ООО «Доломит». Вскрышная порода карьера добычи песка из поймы реки Чулым являлась не токсичным почвогрунтом и временно размещалась в виде отхода производства добычи песка на площадках на расстоянии до 2 км от территории отвалов, расположенных в районе прилегающих к шламохранилищу АО «РУСАЛ Ачинск», что снижало затраты на ее транспортировку на место восстановления нарушенных участков.
Применение почвенных групп с заявляемым составом и толщиной слоев улучшает продуктивные свойства травосмеси. Применение для формирования корнеобитаемого слоя субстрата из смеси вскрышной породой карьера добычи песка и ила с очистных сооружений г. Ачинска 5-летнего хранения толщиной менее 50 см затрудняет его формирование и не обеспечивает высоких показателей по продуктивности травосмесей. Уменьшение содержания ила в субстрате менее 0,1 весовой доли не обеспечивало достаточной всхожести и продуктивности травосмесей ввиду низкого содержания гумуса в субстрате. Увеличение в субстрате количества ила с городских очистных сооружений более 0,1 весовой доли приводило к более скорой засухе образуемой травосмеси.
Для опытно-промышленных испытаний по заявляемому способу и способу, принятому за прототип применялась идентичная смесь травосмеси следующего состава: мятлик луговой - 40%, тимофеевка луговая - 40%, клевер белый - 20%, которая была проверена в лаборатории Красноярского ГАУ и показала наиболее высокие показатели по всхожести и продуктивности растений.
Таким образом, на основе данных лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний заявляемый способ обеспечивает в отличие от прототипа повышение всхожести и продуктивности травосмеси на восстановленной поверхности нарушенных земель за счет качественного состава субстрата. Применение заявляемого способа с составом субстрата на основе промпродуктов глиноземного производства позволяет в отличие от прототипа обеспечить необходимую всхожесть и продуктивность травосмеси при восстановлении поверхности нарушенных земель и формировании корнеобитаемого слоя. 
Использование изобретения позволяет существенно повысить всхожесть и продуктивность травосмеси и обеспечить формирование корнеобитаемого слоя при восстановлении нарушенных земель с использованием не токсичных промышленных материалов, при этом исключить применение минеральных удобрений и дорогостоящих биопрепаратов. Учитывая очень большие объемы нарушенных земель при открытой разработке полезных ископаемых предлагаемый способ в отличие от прототипа позволит получить сравнительно высокий экономический эффект при создании и формировании корнеобитаемого слоя поверхности отвалов.
Способ формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов, образованных открытой разработкой полезных ископаемых, включающий формирование корнеобитаемого слоя путем создания гумусово-аккумулятивного технозема, отличающийся тем, что корнеобитаемый слой формируют из субстрата толщиной слоя 50 см, состоящего из вскрышной породы карьера добычи песка из поймы реки и ила с очистных сооружений не менее 5 лет хранения, взятых в весовом соотношении 1:0,1.
