Инженерно-геологическое обоснование рационального размещения отходов калийного производства

• Автор: Николаева, Татьяна Николаевна
• Шифр специальности: 04.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ РАЦИОНАЛЬНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ
СОЛЕОТХОДОВ КАЛИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА И ОХРАНЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
1.1. Возникновение и формирование проблемы и результаты ее научных исследований. Новый объект инженерной геологии месторождений полезных ископаемых
1.2. Анализ исследований на отвалах калийных предприятий . 17 ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА СТРОЕНИЯ, СОСТАВА И
СВОЙСТВ ПОРОД ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЛАСТОВ КАЛИЙНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
2.1. Строение и состав промышленных пластов калийных месторождений
2.2. Физико-механические свойства соляных пород
ФОРМИРОВАНИЯ СОСТАВА, СОСТОЯНИЯ И СВОЙСТВ НОВОГО ТЕХНОГЕННОГО ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ТЕЛА (ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И НАБЛЮДЕНИЙ)
3.1. Исследование физических свойств техногенных пород солеотвалов
3.2. Исследование прочности и деформируемости техногенных пород солеотвалов
ГЛАВА 4. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ
НА СОЛЕОТВАЛАХ
4.1. Формирование рассолового горизонта в теле солеотвала

и его динамика
4.2. Развитие соляного карста
4.3. Образование глинистой корки и эрозионных форм на поверхности солеотвалов
4.4. Возникновение гравитационных явлений на откосах солеотвалов
4.5. Механизм оползневого процесса и оценка устойчивости откосов солеотвалов
ГЛАВА 5. ОРГАНИЗАЦИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
5.1. Обоснование необходимости инженерно-геологического мониторинга и его задачи на калийных рудниках
5.2. Обоснование мероприятий по снижению негативного воздействия солеотвалов на геологическую среду
5.3. Виды, методика и последовательность работ и наблюдений в рамках инженерно-геологического мониторинга
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В отличие от многих других отраслей горно-химической промышленности, калийная характеризуется большим количеством отходов, получаемых в результате переработки и обогащения калийных руд, которые с момента ввода в строй в 40-х годах нашего столетия первого в стране калийного комбината в г.Соликамске, складируются на дневной поверхности. Количество отходов постоянно растет, но способы складирования их в основном остались те же — твердые галитовые отходы, состоящие более чем на 90% из ЫаС1, размещаются в солеотвалы, глинисто-солевые шламы в виде пульпы подаются в шламохранилища. Это приводит к формированию специфических техногенных массивов, представляющих определенный теоретический и прикладной интерес при прогнозе изменений геологической среды.
Поскольку при получении 1 т продукта образуется 3,5—4,5 т галитовых отходов, к настоящему времени на 11 действующих рудниках объединений "Уралкалий" и "Сильвинит" (Верхнекамское месторождение) и "Беларуська-лий" (Старобинское месторождение) их накоплено несколько сот миллионов тонн. Лишь небольшую часть отходов удается утилизировать (приготовление технической и пищевой соли, рассолов для содового производства) либо закладывать в отработанные горные выработки. Остающееся подавляющее большинство отходов ежегодно дополнительно требует для своего складирования десятки гектаров земельных угодий. Выщелачивание легкорастворимых солей пресными атмосферными осадками приводит к ежегодному образованию с одного гектара 6 тыс. м3 избыточных рассолов. Ореолы загрязнений за счет ветровой эрозии распространяются на расстояние 1,5-2 км от солеотвалов.
Ликвидация отрицательного воздействия отходов калийного производства, являющихся постоянным источником загрязнения геологической среды, возможна при внедрении комплекса научно обоснованных природоохранных мероприятий, в качестве которых могут быть предложены уменьшение землеемкости солеотвалов и их рекультивация.

расчетная прочность на разрыв составляет 2000 МПа, для сильвина она несколько меньше (»1500 МПа). Практически получить такое значение прочности кристаллов соляных пород на разрыв невозможно, так как в реальных кристаллах всегда имеются дефекты в строении кристаллической решетки, нарушение структуры самих кристаллов (трещиноватость, включение газовых и жидких скоплений), что отрицательно влияет на их механические свойства. По экспериментальным данным прочность на разрыв кристаллов каменной соли в среднем равна 4,4 МПа, что примерно в 500 раз меньше вычисленного максимума сил сцепления. Учитывая наличие примесей, анизотропию, несовершенство лабораторных испытаний, а также различие в генезисе и составе кристаллов каменной соли разброс значений ар увеличивается от 1,5 до 17,2 МПа.
Из внешних факторов наибольшее влияние на механические свойства кристаллов каменной соли оказывает влажность среды, в которой проводятся испытания, скорость приложения нагрузки, масштабный фактор и др. Влияние увлажнения кристаллов каменной соли незначительно влияет на предел текучести, но вызывает увеличение предела прочности при растяжении в несколько раз. Модуль упругости кристаллов каменной соли при увлажнении уменьшается незначительно. Повышение скорости нагружения при испытаниях кристаллов увеличивает их способность к хрупкому разрушению. Существенное влияние на механические свойства кристаллов оказывает масштабный фактор; тонкие кристаллы обладают резко повышенной прочностью при растяжении и сжатии по сравнению с крупными кристаллами. Значение прочности кристаллов каменной соли при растяжении возрастает с 5 до 70 МПа при уменьшении сечения с 20 до 0,3 мм2 [49].
Представляет интерес установленное для кристаллов каменной соли явление "уплотнения", или упрочнения под нагрузкой, которое заключается в следующем: воздействие нагрузки на кристалл (в рамках предела текучести) вызывает его упрочнение, не исчезающее после снятия нагрузки. Повторное испытание кристалла в первоначальном направлении показывает увеличение его проч-